Alan Etkili Transistörler

Alan etkili (tek kutuplu) transistörler, kontrol p-n-kavşağı (Şekil 1) ve izole edilmiş bir kapı ile transistörlere ayrılır. Kontrol p-n bağlantısına sahip alan etkili bir transistörün cihazı, iki kutuplu olandan daha basittir.

Bir n-kanallı transistörde, kanaldaki ana yük taşıyıcıları, kanal boyunca düşük potansiyelli bir kaynaktan daha yüksek potansiyelli bir drenaja hareket eden ve bir drenaj akımı Ic oluşturan elektronlardır. FET'in kapısı ile kaynağı arasında, kanalın n-bölgesi ile geçidin p-bölgesinin oluşturduğu p-n bağlantısını bloke eden bir ters voltaj uygulanır.

Böylece, n-kanallı bir FET'de uygulanan gerilimlerin polariteleri şu şekildedir: Usi> 0, Usi≤0. Geçit ve kanal arasındaki pn bağlantısına bir engelleme voltajı uygulandığında (bkz. Şekil 2, a), kanal sınırlarında yük taşıyıcıları tükenmiş ve yüksek dirençli tekdüze bir katman belirir.

Pirinç. 1. P-n bağlantısı ve n tipi kanal şeklinde bir kapıya sahip alan etkili bir transistörün yapısı (a) ve devresi (b); 1,2 — kanal ve portal bölgeleri; 3,4,5 - kaynağın sonuçları, tahliye, hapishane

Pirinç. 2. Usi = 0 (a) ve Usi> 0 (b)'de alan etkili transistördeki kanal genişliği

Bu, iletken kanalın genişliğinde bir azalmaya yol açar. Kaynak ve drenaj arasına bir voltaj uygulandığında, tükenme tabakası düzensiz hale gelir (Şekil 2, b), kanalın drenaja yakın enine kesiti azalır ve kanalın iletkenliği de azalır.

FET'in VAH özellikleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 3. Burada, sabit bir Uzi geçit voltajındaki Usi voltajına Ic drenaj akımının bağımlılıkları, alan etkili transistörün çıkış veya drenaj özelliklerini belirler (Şekil 3, a).

Pirinç. 3. Alan etkili transistörün çıkış (a) ve aktarım (b) volt-amper karakteristikleri.

Karakteristiklerin ilk bölümünde, artan Umi ile boşaltma akımı artar. Kaynak-boşaltma gerilimi Usi = Uzap– [Uzi]'ye yükseldikçe, kanal örtüşür ve mevcut Ic'de daha fazla artış durur (doyma bölgesi).

Negatif kapıdan kaynağa gerilim Uzi, kanalın üst üste bindiği yerde Uc gerilimi ve Ic akımının daha düşük değerlerine neden olur.

Usi voltajındaki bir başka artış, kapı ile kanal arasındaki p - n bağlantısının bozulmasına yol açar ve transistörü devre dışı bırakır. Çıkış karakteristikleri, transfer karakteristiğini Ic = f (Uz) oluşturmak için kullanılabilir (Şekil 3, b).

Doyma bölümünde Usi voltajından pratik olarak bağımsızdır. Giriş voltajının (gate - dren) yokluğunda, kanalın belirli bir iletkenliğe sahip olduğunu ve başlangıç ​​drenaj akımı Ic0 adı verilen bir akım aktığını gösterir.

Kanalı etkili bir şekilde "kilitlemek" için, girişe bir kesme gerilimi Uotc uygulamak gerekir.FET'in giriş karakteristiği - kapı boşaltma akımı I3'ün kapıya - kaynak voltajına bağlılığı - genellikle kullanılmaz, çünkü Uzi < 0'da kapı ile kanal arasındaki pn bağlantısı kapalıdır ve kapı akımıdır. çok küçük (I3 = 10-8 … 10-9 A), bu nedenle birçok durumda ihmal edilebilir.

bu durumda olduğu gibi çift ​​kutuplu transistörler, alanların üç anahtarlama devresi vardır: ortak bir kapı, tahliye ve kaynak ile (Şekil 4). Kontrol p-n bağlantı noktasına sahip bir alan etkili transistörün I-V transfer karakteristiği Şekil 2'de gösterilmektedir. 3, b.

Pirinç. 4. Kontrol p-n-kavşağı ile ortak kaynaklı bir alan etkili transistörün anahtarlama şeması

Kontrol p-n-eklemli alan etkili transistörlerin bipolar transistörlere göre başlıca avantajları yüksek giriş empedansı, düşük gürültü, üretim kolaylığı, tamamen açık kanalda düşük voltaj düşüşüdür.Ancak alan etkili transistörlerin böyle bir dezavantajı vardır: I'nin negatif bölgelerinde çalışma ihtiyacı - şemayı karmaşıklaştıran V özelliği.

Teknik bilimler doktoru, profesör L.A. Potapov