Презентация на тему 'полевые транзисторы'

1.

Полевой транзистор является полупроводниковым схемным элементом с тремя выводами, которые называются
затвором (Gate, G), истоком (Source, S) и стоком (Drain, D). Различают дискретные полевые транзисторы и интегральные,
которые изготавливают при производстве микросхем. Дискретные предназначены для монтажа на печатных платах и
имеют собственный корпус. Интегральные вместе с другими элементами схемы выполняются на общей
полупроводниковой подложке, от которой делается четвертый вывод, обозначаемый символом B.
Принцип действия. В полевом транзисторе участок сток–исток становится проводящим под влиянием
управляющего напряжения, приложенного между затвором и истоком, но без протекания управляющего тока. Иначе
говоря, транзистор управляется без затрат мощности. Используются два разных эффекта:
1) в случае полевого МОП транзистора (MOSFET) или полевого транзистора с изолированным затвором (IGFET)
затвор отделен от канала оксидным слоем SiO2, что позволяет прикладывать напряжение обеих полярностей, не вызывая
протекания тока затвора. Управляющее напряжение воздействует на плотность носителей заряда в инверсионном слое под
затвором. Этот слой образует проводящий канал между истоком и стоком и тем самым делает возможным протекание тока
в канале.
Без инверсионного слоя по крайней
мере один из p-n переходов между истоком и
подложкой или стоком и под ложкой заперт,
что исключает протекание тока. В зависимости
от степени легирования канала получают МОП
транзисторы обедненного или обогащенного
типа. В МОП транзисторах обедненного типа
при UGS = 0 протекает ток стока, тогда как в
приборах обогащенного типа ток отсутствует.
Наряду с затвором слабое управляющее
воздействие оказывает и подложка B;

2.

2) В полевом транзисторе с управляющим p-n переходом (JFET) управляющее напряжение влияет на
протяженность запорного слоя в закрывающем направлении рабочего p-n перехода. Это приводит к изменению площади
сечения и, следовательно, проводимости канала между стоком и истоком. Поскольку затвор не отделен от канала, p-n
переход может быть смещен в прямом направлении; однако в этом случае теряется преимущество управления без затрат
мощности, поэтому такой режим практически не применяется. В полевом транзисторе с затвором Шоттки (MESFET)
вместо p-n перехода используется переход металл–полупроводник (барьер Шоттки); его принцип действия тот же, что и у
обычного полевого транзистора с управляющим p-n переходом. Транзисторы типа JFET и MESFET работают в режиме
обеднения, когда при управляющем напряжении UGS = 0 протекает ток стока.

3.

Видно, что МОП транзистор и транзистор с управляющим p-n переходом симметричны, то есть сток и исток
взаимозаменяемы. Однако большинство дискретных полевых транзисторов строятся несколько несимметричными, а у
некоторых из них имеется определенная упорядоченность благодаря внутренней связи между подложкой и истоком. Как
МОП транзисторы, так и транзисторы с управляющим p-n переходом выпускаются в n- и p-канальном исполнении, а
значит, всего существует шесть типов полевых транзисторов. Их графические условные обозначения вместе с
упрощенными характеристиками:

4.

В таблице приведены полярности напряжений затвор–исток UGS и сток–исток UDS, тока стока ID и порогового
напряжения Uth. Пороговым напряжением обычно оперируют применительно к МОП транзисторам; в транзисторах с
управляющим p-n переходом вместо Uth используется напряжение насыщения Up. Здесь ради единообразия обозначений
для всех полевых транзисторов применяется Uth.

5.

Свойства полевых транзисторов проще всего представить в виде характеристик. Они определяют зависимость
между токами и напряжениями транзистора в случае, когда все величины статичны, то есть постоянны или изменяются во
времени крайне медленно. В расчетах полевых транзисторов используются простые соотношения, достаточно строго
описывающие их свойства. Однако при проверке функционирования схем посредством компьютерного моделирования
необходимо учитывать вторичные эффекты. Для этого имеются более солидные модели, способные воспроизводить
динамическое поведение схемы, которая управляется сигналами синусоидальной или импульсной формы.
Семейство
выходных
характеристик. Задавая на nканальном полевом транзисторе
разные напряжения затвор–исток
UGS и измеряя ток стока ID как
функцию напряжения сток–исток
UDS, получим семейство выходных
характеристик. В принципе они
одинаковы для всех n-канальных
полевых транзисторов; отличаются
лишь напряжения затвор–исток
UGS, специфичные для каждого
типа таких транзисторов. Ток стока
протекает только, когда UGS
превышает пороговое напряжение
Uth; при этом различают две
области:

6.

1. Полевой транзистор (ПТ) – полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока
осуществляется изменением сопротивления проводящего канала с помощью
поперечного электрического поля. Ток полевого транзистора обусловлен потоком
основных носителей.
2. Электроды полевого транзистора называют истоком (И), стоком (С) и затвором (З).
Управляющее напряжение прикладывается между затвором и истоком. Полевой
транзистор можно рассматривать как источник тока, управляемый напряжением затвористок.
3. По конструкции полевые транзисторы можно разбить на две группы: - с управляющим
p–n-переходом; - с металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком
(МОП-транзисторы).
4. МОП-транзисторы находят широкое применение в современной электронике. В ряде
областей, в том числе в цифровой электронике, они почти полностью вытеснили
биполярные транзисторы.