Transistor hiệu ứng trường

Các bóng bán dẫn hiệu ứng trường (đơn cực) được chia thành các bóng bán dẫn có tiếp giáp p-n điều khiển (Hình 1) và có cổng cách ly. Thiết bị của bóng bán dẫn hiệu ứng trường có tiếp giáp p-n điều khiển đơn giản hơn thiết bị lưỡng cực.

Trong một bóng bán dẫn kênh n, các hạt mang điện chính trong kênh là các electron di chuyển dọc theo kênh từ nguồn có tiềm năng thấp đến nguồn có điện thế cao hơn, tạo thành dòng thoát Ic. Một điện áp ngược được áp dụng giữa cổng và nguồn của FET, điện áp này sẽ chặn đường giao nhau p-n được tạo bởi vùng n của kênh và vùng p của cổng.

Như vậy, trong một FET n kênh, các cực của điện áp đặt vào như sau: Usi>0, Usi≤0. Khi một điện áp chặn được đặt vào điểm nối pn giữa cổng và kênh (xem Hình 2, a), một lớp đồng nhất, đã cạn kiệt các hạt mang điện và có điện trở cao, xuất hiện ở các ranh giới của kênh.

Cơm. 1. Cấu tạo (a) và mạch điện (b) của tranzito hiệu ứng trường có cổng dạng tiếp giáp p-n và kênh loại n; 1,2 — vùng kênh và cổng thông tin; 3,4,5 — kết luận về nguồn, cống, nhà tù

Cơm. 2. Độ rộng kênh trong tranzito hiệu ứng trường ở Usi = 0 (a) và ở Usi > 0 (b)

Điều này dẫn đến giảm độ rộng của kênh dẫn. Khi một điện áp được đặt giữa nguồn và cống, lớp suy giảm trở nên không đồng đều (Hình 2, b), mặt cắt ngang của kênh gần cống giảm và độ dẫn điện của kênh cũng giảm.

Các đặc tính VAH của FET được thể hiện trong Hình. 3. Ở đây, sự phụ thuộc của dòng tiêu hao Ic vào điện áp Usi ở điện áp cổng không đổi Uzi xác định đặc tính đầu ra hoặc tiêu hao của bóng bán dẫn hiệu ứng trường (Hình 3, a).

Cơm. 3. Đặc tính đầu ra (a) và truyền (b) vôn-ampe của bóng bán dẫn hiệu ứng trường.

Trong phần ban đầu của các đặc tính, dòng thoát tăng khi Umi tăng. Khi điện áp nguồn-cống tăng đến Usi = Uzap– [Uzi], kênh chồng lấp và tăng thêm dòng Ic dừng (vùng bão hòa).

Điện áp cổng tới nguồn âm Uzi dẫn đến các giá trị thấp hơn của điện áp Uc và dòng điện Ic nơi kênh chồng lên nhau.

Việc tăng thêm điện áp Usi dẫn đến sự cố của điểm nối p - n giữa cổng và kênh và vô hiệu hóa bóng bán dẫn. Các đặc tính đầu ra có thể được sử dụng để xây dựng đặc tính truyền Ic = f (Uz) (Hình 3, b).

Trong phần bão hòa, nó thực tế không phụ thuộc vào điện áp Usi. Nó cho thấy rằng trong trường hợp không có điện áp đầu vào (cổng - cống), kênh có độ dẫn nhất định và chạy một dòng điện được gọi là dòng thoát ban đầu Ic0.

Để "khóa" kênh hiệu quả, cần đặt điện áp ngắt Uotc vào đầu vào.Đặc tính đầu vào của FET — sự phụ thuộc của dòng thoát cổng I3 vào cổng — điện áp nguồn — thường không được sử dụng, vì tại Uzi < 0, điểm nối p-n giữa cổng và kênh được đóng và dòng cổng là rất nhỏ (I3 = 10-8 …10-9 A) nên trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua.

Như trong trường hợp này bóng bán dẫn lưỡng cực, các trường có ba mạch chuyển mạch: có cổng chung, cống và nguồn (Hình 4). Đặc tính truyền I-V của bóng bán dẫn hiệu ứng trường có tiếp giáp p-n điều khiển được thể hiện trong Hình. 3, b.

Cơm. 4. Sơ đồ chuyển mạch của tranzito hiệu ứng trường nguồn chung có tiếp giáp p-n điều khiển

Ưu điểm chính của bóng bán dẫn hiệu ứng trường có tiếp giáp p-n điều khiển so với lưỡng cực là trở kháng đầu vào cao, độ ồn thấp, dễ sản xuất, sụt áp thấp trong kênh mở hoàn toàn.Tuy nhiên, bóng bán dẫn hiệu ứng trường có một nhược điểm là cần hoạt động trong các vùng âm của I - đặc tính V, làm phức tạp sơ đồ.

Tiến sĩ khoa học kỹ thuật, giáo sư L.A. Potapov