تأثير الترانزستور الميدان

تنقسم الترانزستورات ذات التأثير الميداني (أحادية القطب) إلى ترانزستورات بوصلة تحكم p-n-junction (الشكل 1) وبوابة معزولة. جهاز ترانزستور تأثير المجال مع تقاطع تحكم pn أبسط من ثنائي القطب.

في الترانزستور ذي القناة n ، تكون حاملات الشحنة الرئيسية في القناة عبارة عن إلكترونات تتحرك على طول القناة من مصدر منخفض الإمكانات إلى استنزاف عالي الإمكانات ، مما يشكل تيار تصريف Ic. يتم تطبيق جهد عكسي بين البوابة ومصدر FET ، والذي يحجب تقاطع pn الذي تشكله المنطقة n للقناة والمنطقة p من البوابة.

وهكذا ، في n-channel FET ، تكون أقطاب الفولتية المطبقة كما يلي: Usi> 0 ، Usi≤0. عندما يتم تطبيق جهد مانع على تقاطع pn بين البوابة والقناة (انظر الشكل 2 ، أ) ، تظهر طبقة موحدة ، مستنفدة في ناقلات الشحنة وذات مقاومة عالية ، عند حدود القناة.

أرز. 1. الهيكل (أ) والدائرة (ب) لترانزستور تأثير المجال مع بوابة على شكل تقاطع pn وقناة من النوع n ؛ 1،2 - مناطق القناة والبوابات ؛ 3،4،5 - استنتاجات المصدر ، الصرف ، السجن

أرز. 2. عرض القناة في ترانزستور تأثير المجال عند Usi = 0 (a) وفي Usi> 0 (b)

هذا يؤدي إلى تقليل عرض القناة الموصلة. عندما يتم تطبيق جهد بين المصدر والصرف ، تصبح طبقة النضوب غير متساوية (الشكل 2 ، ب) ، ينخفض ​​المقطع العرضي للقناة بالقرب من الصرف ، وتنخفض أيضًا موصلية القناة.

تظهر خصائص VAH الخاصة بـ FET في الشكل. 3. هنا ، تحدد اعتمادات تيار التصريف Ic على الجهد Usi عند جهد بوابة ثابت Uzi خصائص الإخراج أو التصريف لترانزستور تأثير المجال (الشكل 3 ، أ).

أرز. 3. إخراج (أ) ونقل (ب) فولط أمبير خصائص الترانزستور تأثير المجال.

في القسم الأول من الخصائص ، يزداد تيار التصريف مع زيادة Umi. مع زيادة جهد استنزاف المصدر إلى Usi = Uzap– [Uzi] ، تتداخل القناة وتزيد من توقف التيار Ic الحالي (منطقة التشبع).

ينتج عن الجهد السالب من البوابة إلى المصدر Uzi قيمًا أقل للجهد Uc والتيار Ic حيث تتداخل القناة.

تؤدي زيادة أخرى في الجهد Usi إلى انهيار الوصلة p - n بين البوابة والقناة وتعطيل الترانزستور. يمكن استخدام خصائص الخرج لبناء خاصية التحويل Ic = f (Uz) (الشكل 3 ، ب).

في قسم التشبع ، يكون مستقلاً عمليا عن الجهد Usi. يوضح أنه في حالة عدم وجود جهد الإدخال (بوابة - استنزاف) ، فإن القناة لها موصلية معينة وتدفق تيارًا يسمى تيار التصريف الأولي Ic0.

من أجل "قفل" القناة بشكل فعال ، من الضروري تطبيق جهد مقاطعة Uotc على المدخلات.خاصية الإدخال الخاصة بـ FET - اعتماد تيار تصريف البوابة I3 على البوابة - جهد المصدر - لا يتم استخدامه عادةً ، لأنه عند Uzi <0 ، يتم إغلاق الوصلة p-n بين البوابة والقناة ويكون تيار البوابة صغير جدًا (I3 = 10-8 ... 10-9 A) ، لذلك في كثير من الحالات يمكن إهماله.

كما في هذه الحالة الترانزستورات ثنائية القطب، الحقول لها ثلاث دوائر تبديل: مع بوابة مشتركة ، وتصريف ومصدر (الشكل 4). يظهر الشكل I-V الخاص بنقل الترانزستور ذي التأثير الميداني مع وصلة تحكم pn. 3 ، ب.

أرز. 4. مخطط تبديل للترانزستور ذو التأثير الميداني المشترك مع تقاطع تحكم p-n

تتمثل المزايا الرئيسية للترانزستورات ذات التأثير الميداني مع تقاطع تحكم p-n على الترانزستورات ثنائية القطب في مقاومة المدخلات العالية ، والضوضاء المنخفضة ، وسهولة الإنتاج ، وانخفاض الجهد المنخفض في القناة المفتوحة بالكامل. ومع ذلك ، فإن الترانزستورات ذات التأثير الميداني لها عيوب مثل بحاجة للعمل في المناطق السلبية من I - خاصية V ، مما يعقد المخطط.

دكتور في العلوم التقنية ، الأستاذ L.A. Potapov