Transistor ad effetto di campo

I transistor ad effetto di campo (unipolari) sono divisi in transistor con una giunzione p-n di controllo (Fig. 1) e con un gate isolato. Il dispositivo di un transistor ad effetto di campo con una giunzione p-n di controllo è più semplice di uno bipolare.

In un transistor a canale n, i principali portatori di carica nel canale sono gli elettroni che si muovono lungo il canale da una sorgente a basso potenziale a un drenaggio a potenziale più elevato, formando una corrente di drenaggio Ic. Una tensione inversa viene applicata tra il gate e il source del FET, che blocca la giunzione p-n formata dalla regione n del canale e dalla regione p del gate.

Pertanto, in un FET a canale n, le polarità delle tensioni applicate sono le seguenti: Usi> 0, Usi≤0. Quando viene applicata una tensione di blocco alla giunzione pn tra il gate e il canale (vedi Fig. 2, a), uno strato uniforme, impoverito di portatori di carica e con elevata resistenza, appare ai confini del canale.

Riso. 1. Struttura (a) e circuito (b) di un transistor ad effetto di campo con gate a forma di giunzione p-n e canale di tipo n; 1,2 - zone del canale e del portale; 3,4,5 — conclusioni della fonte, dello scarico, della prigione

Riso. 2. Larghezza del canale nel transistor ad effetto di campo a Usi = 0 (a) e a Usi> 0 (b)

Ciò comporta una riduzione della larghezza del canale conduttore. Quando viene applicata una tensione tra la sorgente e lo scarico, lo strato di esaurimento diventa irregolare (Fig. 2, b), la sezione trasversale del canale vicino allo scarico diminuisce e anche la conduttività del canale diminuisce.

Le caratteristiche VAH del FET sono mostrate in Fig. 3. Qui, le dipendenze della corrente di drain Ic dalla tensione Usi a una tensione di gate costante Uzi determinano le caratteristiche di uscita o di drain del transistor ad effetto di campo (Fig. 3, a).

Riso. 3. Caratteristiche volt-ampere di uscita (a) e di trasferimento (b) del transistor ad effetto di campo.

Nella sezione iniziale delle caratteristiche, la corrente di drain aumenta all'aumentare di Umi. Man mano che la tensione source-drain aumenta fino a Usi = Uzap– [Uzi], il canale si sovrappone e l'ulteriore aumento della corrente Ic si interrompe (regione di saturazione).

Una tensione gate-source negativa Uzi si traduce in valori inferiori della tensione Uc e della corrente Ic dove il canale si sovrappone.

Un ulteriore aumento della tensione Usi porta alla rottura della giunzione p — n tra gate e canale e disabilita il transistor. Le caratteristiche di uscita possono essere utilizzate per costruire la caratteristica di trasferimento Ic = f (Uz) (Fig. 3, b).

Nella sezione di saturazione è praticamente indipendente dalla tensione Usi. Mostra che in assenza di tensione di ingresso (gate - drain), il canale ha una certa conducibilità e scorre una corrente chiamata corrente di drain iniziale Ic0.

Per "bloccare" efficacemente il canale è necessario applicare all'ingresso una tensione di interruzione Uotc.La caratteristica di ingresso del FET - la dipendenza della corrente di gate drain I3 dalla tensione di gate - source - di solito non viene utilizzata, perché a Uzi < 0 la giunzione p-n tra gate e canale è chiusa e la corrente di gate è molto piccolo (I3 = 10-8 … 10-9 A), quindi in molti casi può essere trascurato.

Come in questo caso transistor bipolari, i campi hanno tre circuiti di commutazione: con gate, drain e source comuni (Fig. 4). La caratteristica di trasferimento I-V di un transistor ad effetto di campo con una giunzione p-n di controllo è mostrata in Fig. 3, b.

Riso. 4. Schema di commutazione di un transistor ad effetto di campo a sorgente comune con giunzione p-n di controllo

I principali vantaggi dei transistor ad effetto di campo con una giunzione p-n di controllo rispetto a quelli bipolari sono l'elevata impedenza di ingresso, il basso rumore, la facilità di produzione, la bassa caduta di tensione nel canale completamente aperto.Tuttavia, i transistor ad effetto di campo presentano uno svantaggio come il è necessario lavorare nelle regioni negative di I — la caratteristica V, che complica lo schema.

Dottore in scienze tecniche, professore L.A. Potapov