Конструкція польового транзистора з керуючим p-n переходом
|
У такого ПТ канал протікання струму являє собою шар НП, наприклад, n-типу, вміщений між двома p-n переходами. Канал має контакти із зовнішніми електродами. Електрод, від якого починають рух носії заряду (у даному разі електрони), називається витоком В, а електрод, до якого вони рухаються – стоком С.
НП шари р-типу, що створюють із n-шаром два p-n переходи, виконані з більш високою концентрацією основних носіїв, ніж n-шар. Обидва p-шари центрично з'єднані і мають зовнішній електрод, що називається затвором З .
Принцип дії польового транзистора
Вихідна напруга підмикається між стоком і витоком (
), а вхідна напруга (керуюча) – між витоком та затвором (
), причому на затвор подається зворотна щодо витоку напруга. Зі змінами вхідної напруги змінюється ширина p-n переходів, що являють собою ділянки НП, збіднені носіями зарядів (запірний шар). Оскільки p-шармає більшу концентрацію домішки, зміна ширини p-n переходів відбувається, головним чином, за рахунок більш високоомного n-шару. При цьому змінюється переріз струмопровідного каналу, а отже і його провідність і відповідно вихідний струм Іс приладу.
Особливість цього транзистора полягає у тому, що на провідність каналу впливає як керуюча напруга U3B, так і напруга UCB. Вплив напруг на провідність каналу ілюструє рисунок
На рисунку а) зовнішню напругу прикладено лише у вхідному колі транзистора. Збільшення зворотної напруги на p-n переході призводить до зменшення провідності каналу за рахунок зменшення його перерізу (вздовж усього каналу). Та оскільки 
, вихідний струм Іс=0.
Рисунок б) ілюструє зміну перерізу каналу під впливом лише напруги 
. Коли UCB>0, через канал протікає струм. Внаслідок цього виникає розподілений по каналу спад напруги, що зростає у напрямку стоку. Сумарний спад напруги ділянки стік-витік дорівнює UCB.Відповідно, потенціали точок каналу вздовж нього неоднакові: зростають у напрямку стоку від нуля до UCB.Потенціал точок p-шару відносно витоку визначається потенціалом затвора відносно витоку і у даному випадку дорівнює нулю. У зв'язку із зазначеним, зворотна напруга, прикладена до p-n переходів, зростає у напрямку витік-стік і p-n переходи розширюються у напрямку стоку. Це явище призводить до клиновидного зменшення перерізу каналу. Підвищення напруги UCB викликає збільшення спаду напруги у каналі і подальше зменшення його перерізу, а отже, і провідності каналу. При певному значенні UCB межі обох p-n переходів змикаються і опір каналу стає великим.
Очевидно, що за сумарної дії UCB та U3Bзмикання p-n переходів відбувається швидше. При цьому у приладі діє автоматична система керування, що забезпечує протікання фіксованого значення Іс за подальшого після змикання росту UCB– струм через канал не залежить від UCB.
Аналогічно працюють транзистори з каналом р-типу, лише полярність напруг повинна бути зворотною.
Умовні позначення ПТ з керуючим p-n переходом:
Характеристики польових транзисторів:
1. Стокові (вихідні) характеристики, наведені на рисунку:
Стокові (вихідні) характеристики показують залежність струму стоку від напруги стік-витік за фіксованої напруги затвор-витік:
На ділянці 1 (0-а)маємо значну залежність Іс від вихідної напруги UCB. Це неробоча ділянка для випадку використання приладу як підсилюючого елемента. Тут його використовують як керований резистор.
На ділянці 2 (а-в) залежність вихідного струму від вихідної напруги мала. Це робоча ділянка у режимі підсилення.
Ділянка 3 відповідає пробою приладу.
Точці а відповідає змикання p-n переходів (напруга UCBa). Причому, чим вища напруга U (абсолютна величина), тим швидше змикаються p-n переходи.
Напруга на затворі, за якою струм вихідного кола Іс=0, називається напругою запирання або напругою відтинання U3B n. Числове значення U3B 0 дорівнює UCB у точці а ВАХ транзистора.
2. Стік-затворні (передаточні) ВАХ відображають залежність струму стоку від напруги затвор-витік за фіксованої напруги стік-витік:
