5. Полевые транзисторы
Полевыми транзисторами называются полупроводниковые элементы, которые в отличие от обычных биполярных транзисторов управляются электрическим полем, т. е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.
5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
Различают шесть различных типов полевых транзисторов
Их условные обозначения в электрических схемах представлены на рис. 5.1. Управляющим электродом транзистора является затвор
Рис. 5.1. Схемные обозначения полевых транзисторов.
Он позволяет управлять величиной сопротивления между стоком D и истоком
Управляющим напряжением является напряжение
Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т. е. их свойства не изменяются, если электроды
поменять местами. В транзисторах с управляющим переходом затвор отделен от канала DS n-p - или p-n-переходом. При правильной полярности напряжения
диод, образуемый переходом затвор—канал, запирается и изолирует затвор от канала; при противоположной полярности он отпирается. У полевых транзисторов с изолированным затвором, или МОП-транзисторов, затвор отделен от канала
тонким слоем
При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекать при любой полярности напряжения на затворе. Реальные токи затворов полевых транзисторов с управляющим переходом составляют от
до
а для МОП-транзисторов они в среднем меньше в
раз. Входные сопротивления для транзисторов с управляющим переходом составляют от
до 1013 Ом, а для МОП-транзисторов - от 103 до 1015 Ом.
Аналогично делению биполярных транзисторов на p-n-р- и n-p-n-транзисторы полевые транзисторы делятся на р-канальные и n-канальные. У n-канальных полевых транзисторов ток канала становится тем меньше, чем сильнее падает потенциал затвора. У
-канальных полевых транзисторов наблюдается обратное явление. Ниже в основном будут рассматриваться n-канальные транзисторы, а
-канальные — лишь в тех случаях, когда на это будут особые причины. Замена
-канальных транзисторов на р-канальные возможна, если поменять знак напряжения питания, а также соответственно изменить полярность включения используемых в схеме диодов и электролитических конденсаторов.
Через полевые транзисторы с управляющим переходом при напряжении
протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП-транзисторы обедненного типа Наоборот, МОП-транзисторы обогащенного типа запираются при величинах
близких к нулю. Их называют нормально закрытыми. Ток стока протекает через n-канальные МОП-транзисторы обогащенного типа тогда, когда
превышает некоторое положительное значение. Существуют также МОП-транзисторы, промежуточные между транзисторами обедненного и обогащенного типа, в том числе и такие, через
которые при
протекает некоторый средний ток канала.
У n-канальных полевых транзисторов к выводу истока необходимо приложить более отрицательный потенциал, чем к выводу стока. В симметричном
-канальном транзисторе любой из выводов канала, к которому подведен более низкий потенциал, может служить в качестве вывода истока.
В МОП-транзисторах часто делают четвертый вывод от так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, также может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только р-n-переходом. Управляющие свойства подложки обычно не используют, а ее вывод соединяют с выводом истока. Если же требуется два управляющих электрода, то используют так называемые МОП-тетроды или двухзатворные МОП-транзисторы, имеющие два равноценных затвора.