🗊Презентация Полевые транзисторы (FET)

Полевые транзисторы (FET)

Полевым называется транзистор, действие которого основано на использовании тока основных носителей заряда в полупроводнике (электронов и дырок).Управление током основных носителей осуществляется внешним электрическим полем. Первый полевой транзистор был создан в 1952 году В.Шокли. В настоящее время транзистор является почти универсальным активным компонентом радиоэлектронной аппаратуры. Полевые транзисторы также называют униполярными. Это значит, что в процессе протекания тока у них участвует только один вид носителей заряда (или электроны, или дырки).

Преимущества полевого транзистора перед биполярным: Высокое входное сопротивление Малая потребляемая мощность Схемы с ПТ более помехоустойчивые Габариты ПТ значительно меньше, что позволяет повысить плотность компоновки интегральных схем на ПТ

Принцип действия полевого и биполярного транзистора

Имеется два типа полевых транзисторов: ПТ с затвором на p-n переходе (с управляющим p-n переходом)

Условные обозначения ПТ: а и б — с управляющим р-п переходом; в и г — с изолированным затвором и встроенным каналом; д и е — с изолированным затвором и индуцированным каналом. (Стрелка, направленная внутрь( обозначает транзистор с каналом типа n, а наружу — с каналом типа р).

ПТ с управляющим p-n переходом: Условные обозначения: С каналом n-типа С каналом р-типа Схема структуры

Структурная схема и схема включения полевого транзистора с n-каналом и управляющим р-n-переходом

Перекрытие канала в полевом транзисторе

Перекрытие канала в полевом транзисторе

Характеристики ПТ с управляющим p-n-переходом и каналом типа n:

Характеристики ПТ с управляющим p-n-переходом и каналом типа n:

ПТ с изолированным затвором и встроенным каналом: Есть подложка из полупроводника с p-проводимостью, в которой сделаны две сильно легированные области с n-проводимостью (исток и сток). Между ними пролегает узкая приповерхностная перемычка, проводимость которой также n-типа. Над ней на поверхности пластины имеется тонкий слой диэлектрика (чаще всего из диоксида кремния — отсюда аббревиатура МОП). А уже на этом слое и расположен затвор — тонкая металлическая пленка. Сам кристалл обычно соединен с истоком, хотя бывает, что его подключают и отдельно. Если при нулевом напряжении на затворе подать напряжение исток-сток, то по каналу между ними потечет ток.

ПТ с изолированным затвором и встроенным каналом: А теперь подадим на затвор отрицательное относительно истока напряжение. Возникшее поперечное электрическое поле «вытолкнет» электроны из канала в подложку. Соответственно, возрастет сопротивление канала и уменьшится текущий через него ток. Такой режим, при котором с возрастанием напряжения на затворе выходной ток падает, называют режимом обеднения. Если же мы подадим на затвор напряжение, которое будет способствовать возникновению «помогающего» электронам поля «приходить» в канал из подложки, то транзистор будет работать в режиме обогащения. При этом сопротивление канала будет падать, а ток через него расти. Конструкция транзистора с изолированным затвором похожа на конструкцию с управляющим p-n переходом тем, что даже при нулевом токе на затворе при ненулевом напряжении исток-сток между ними существует так называемый начальный ток стока.

ПТ с изолированным затвором и встроенным каналом: 1. При отсутствии управляющего напряжения (Uзи) через канал протекает ток между И и С. 2. При подаче Uзи прямой полярности (p+, n-) в канал притягиваются электроны из подложки  его сопротивление уменьшается, ток через нагрузку растет. 3. При подаче напряжения обратной полярности электроны из канала выталкиваются  сопротивление его увеличивается.

Семейства стоковых и стоко-затворная характеристик транзистора с встроенным каналом

Семейства стоковых и стоко-затворная характеристик транзистора с индуцированным каналом

МНОП – транзистор с плавающим затвором М - металл, Н – сплав HSi3N4, О – оксид металла, П – полупроводник Принцип действия этих транзисторов основан на том, что в сильных электрических полях электроны могут проникать в диэлектрик на глубину до 1мкм.

Схемы включения полевых транзисторов

Области применения ПТ: для работы во входных каскадах усилителей низкой частоты и постоянного тока с высоким входным сопротивлением  для применения в широкополосных усилителях в диапазоне частот до 150 МГц, а также в переключающих и коммутирующих устройствах  для применения в охлаждаемых каскадах пред усилителей устройств ядерной спектрометрии, и т.д.