5, полевые транзисторы

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 2
5. Полевые транзисторы.
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
Полевым транзистором называется полупроводниковый прибор, в котором ток создаётся только основными носителями зарядов под действием продольного электрического поля, а управление этим током осуществляется поперечным электрическим полем, которое создаётся напряжением, приложенным к управляющему электроду.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 3
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
5.1 Устройство и принцип действия ПТУП
Рис.1 УГО ПТУП с каналом n- и p-типа
Несколько определений:
Вывод полевого транзистора, от которого истекают основные носители зарядов, называется истоком.
Вывод полевого транзистора, к которому стекают основные носители зарядов, называется стоком.
Вывод полевого транзистора, к которому прикладывается управляющее напряжение, создающее поперечное электрическое поле называется затвором.
Участок полупроводника, по которому движутся основные носители зарядов, между pn-переходом, называется каналом полевого транзистора.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 4
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
Рис.2 Конструкция ПТУП с каналом p-типа
1) Uзи = 0; Ic1 = max;
2) |Uзи| > 0; Ic2 < Ic1
3) |Uзи| >> 0; Ic3 = 0
1) При отсутствии напряжения на затворе p-n переходы закрыты собственным внутренним полем, ширина их минимальна, а ширина канала максимальна и ток стока будет максимальным.
2) При увеличении запирающего напряжения на затворе ширина p-n переходов увеличивается, а ширина канала и ток стока уменьшаются.
3) При достаточно больших напряжениях на затворе ширина p-n переходов может увеличиться настолько, что они сольются, ток стока станет равным нулю. Напряжение на затворе, при котором ток стока равен нулю, называется напряжением отсечки.
Вывод: полевой транзистор представляет собой управляемый полупроводниковый прибор, так как, изменяя напряжение на затворе, можно уменьшать ток стока и поэтому принято говорить, что полевые транзисторы с управляющими p-n переходами работают только в режиме обеднения канала.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 5
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
.
.
5.2. Характеристики и параметры ПТУП
Рис.3 Стокозатворная (переходная) характеристика (ВАХ) ПТУП
Стокозатворная характеристика – это зависимость тока стока (Ic) от напряжения на затворе (Uзи) при Uси=const
Стоковая характеристика – это зависимость Ic от Uси при постоянном напряжении на
затворе. Ic = f (Uси) при Uзи = Const
Рис.4 Стоковые (выходные) характеристики (ВАХ) ПТУП

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 6
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
Рис.5 Изменение формы ООЗ при увеличении Uзи (Uси=const)

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 7
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
Напряжение, с которого начинается пологий участок стоковой характеристики, называется напряжением насыщения:
Кроме того:
где ICMAX – максимальный ток стока, имеющий место при Uзи =0.
Для определения коэффициента усиления усилителя на основе полевого транзистора важно знать его крутизну (аналогично коэффициенту β в биполярных транзисторах):
где SMAX – максимальная крутизна, имеющая место при Uзи =0. Она определяется как:
Крутизна измеряется в мA/В, и составляет обычно от 1 до 100. Входное сопротивление – 109...1012 Ом.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 8
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
И вот вам ещё три полезные формулы:
где R0 – сопротивление открытого канала при Uзи=0
Сопротивление открытого канала:

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 9
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
Рис.6 Схема включения ПТУП с ОИ
Рис.7 Схема включения ПТУП с ОС
5.3. Схемы включения ПТУП

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 10
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
5.4. МОП транзисторы (транзисторы с изолированным затвором)
Данные приборы имеют затвор в виде металлической плёнки, которая изолирована от полупроводника слоем диэлектрика, в виде которого применяется окись кремния. МОП – транзисторы могут быть двух видов:
Транзисторы со встроенным каналом
Транзисторы с индуцированным каналом

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 11
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
5.5. Статические характеристики МОП-транзисторов
Рис. 8 Статические характеристики МОП-транзистора с индуцированным каналом
Рис. 9 Статические характеристики МОП-транзистора со встроенным каналом

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
слайд 12
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
лекция5
где К – коэффициент, зависящий от конструкции и технологии изготовления транзистора, имеет размерность А/В2 . Это парабола в координатах UСИ – IС , причём перевёрнутая и проходящая через начало координат. Максимум лежит в точке:
и составляет: