$Математика$	Электротехника и электроника
4. Полевые транзисторы: 4.2. Полевой транзистор с управляющим p–n - переходом.

4.2.1. Принцип действия, обозначение

На рис. 4.1 показана упрощенная структура полевого транзистора с управляющим p–n – переходом.

Рис. 4.1

Основной является пластина из полупроводника n – или p – проводимости (на рисунке эта пластина имеет проводимость типа n ). Слой под затвором имеет проводимость типа p⁺ , где знак «+» показывает большую проводимость этого слоя по сравнению с проводимостью пластины. На торцы пластины и область р⁺ наносят металлические пленки, к которым припаивают внешние выводы. Металлическая пленка и полупроводник образуют невыпрямляющие контакты.

Так как концентрация носителей заряда в р⁺ области больше, чем в пластине, то образующийся на их границе p–n -переход располагается главным образом в n - области.

Если внешние напряжения отсутствуют, то поле внутри канала равно нулю, поперечное сечение максимально. Если к стоку относительно истока подать положительное напряжение u_СИ > 0, то электроны n -канала устремятся от минуса к плюсу источника , образуя во внешней цепи токи i_И и i_С . Если теперь к затвору приложить отрицательное напряжение относительно истока, то есть
u_ЗИ < 0, то ширина p–n – перехода увеличится, в основном в n - область, уменьшив тем самым поперечное сечение канала. Если напряжение u_СИ мало, форма p–n – перехода и канала изменятся симметрично относительно истока и стока (см. рис.4.2).

Рис. 4.2

При |U_ЗИ| > U_{ЗИ, ОТС} , где U_{ЗИ, ОТС} - модуль напряжения на затворе, соответствующего полному перекрытию канала p–n -переходом, ток через канал станет равным нулю. Этот режим работы транзистора называется режимом отсечки. Если же напряжение между истоком и стоком U_СИ > 0 и |U_ЗИ| < U_{ЗИ, ОТС} , то в канале будет протекать ток, который, проходя вдоль канала, создаст падение напряжения, увеличивающееся от истока к стоку (почти линейно). Поэтому область p–n -перехода у стокового конца будет шире, чем у истокового (см.рис.4.3).

Рис. 4.3

Рассмотрим поведение канала при увеличении напряжения U_СИ и U_ЗИ < 0 . При отрицательном напряжении затвора относительно истока ток через затвор равен нулю. По мере сужения канала линейный рост падения напряжения (и соответственно напряженности электрического поля) прекращается, и рост тока стока замедляется. При некотором значении U_СИ площадь канала сужается настолько, что поток электронов через него прекращается, это влечет за собой уменьшение падения напряжения на канале; напряженность электрического поля уменьшается, площадь канала увеличивается, ток стока увеличивается, это приводит к увеличению напряженности электрического поля и т.д. В канале устанавливается некое динамическое равновесие, при котором у стока образуется узкая горловина канала, имеющая фиксированную площадь сечения. Ток стока в этом режиме практически не зависит от напряжения U_СИ . Это так называемый режим насыщения. Напряжение между стоком и истоком, соответствующее возникновению этого режима, называется напряжением насыщения U_{СИ, НАС} .

При U_СИ >> U_{СИ, НАС} может возникнуть пробой p–n – перехода, в этом случае ток резко увеличивается.

На принципиальных схемах полевой транзистор с управляющим p–n – переходом в соответствии с типом проводимости канала обозначается в виде, показанном на рис.4.4.

Рис.4.4