Устройство и принцип действия полевых транзисторов с затвором в виде p-n- перехода

Боковые поверхности с противоположным типом образуют затвор

Принцип действия полевого транзистора основан на изменении ширины обедненного слоя при изменении обратного напряжения p-n-перехода. С увеличением напряжения на затворе ширина обедненных слоев увеличивается, а поперечное сечение канала и его проводимость уменьшаются

Если к торцам пластины (между истоком и стоком) приложено напряжение U_c, то в ней создается ток I_c. В полупроводниковой пластине этот ток обеспечивается движением основных носителей заряда (ри.4).

Рисунок 4 – Протекание тока основных носителей через канал

Если к затвору в непроводящем направлении приложено входное напряжение u_вх, то электронно-дырочные переходы смещаются в обратном направлении. Толщина обедненного слоя увеличивается, о поперечное сечение канала и его проводимость уменьшаются. Чем больше напряжение на затворе, тем проводимость канала и ток, протекающий через транзистор, меньше (рис.5).

Рисунок 5 – Принцип действия полевого транзистора с затвором в виде p-n- перехода

Значение напряжения u_вх можно менять при обязательном сохранении указанной полярности. Обычно u_вх состоит из двух составляющих: переменного напряжения управляющего сигнала и постоянной составляющей начального смещения, значение которой превышает амплитуду сигнала. Таким образом, изменяя напряжение u_вх на затворе, можно менять ток через транзистор и сопротивление нагрузки R_н , а также и выходное напряжение u_вых.

Для работы с полевыми транзисторами снимают семейство входных и выходных характеристик. Выходная характеристика I_c=f(U_c) – это зависимость тока стока I_c от напряжения между истоком и стоком U_c при различных значениях напряжения на затворе U_з Вид выходных характеристик показан на рис.6

Рисунок 6 – Выходные характеристики полевого транзистора

Усилительные свойства полевого транзистора зависят от схем его включения. Различаю три вида схем (рис.7):

- Схема с общим истоком (схема ОИ)

- Схема общим затвором (схема ОЗ)

- Схема общим стоком (схема ОС)

Рисунок 7 – Схемы включения полевого транзистора с общим истоком, с общим затвором, с общим стоком

На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком дает очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не дает усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад с ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение.