Особенности полевых транзисторов

Полевыми транзисторами называют активные полупроводниковые приборы, в которых выходным током управляют с помощью электрического поля (в биполярных транзисторах выходной ток управляется входным током). Полевые транзисторы называют также униполярными, так как в процессе протекания электрического тока участвует только один вид носителей.

Все они имеют три электрода: И (S) - исток (источник носителей тока), З (G) - затвор (управляющий электрод) и С (D) - сток (электрод, куда стекают носители). Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором.

Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого электрически изолирован от канала слоем диэлектрика.Поэтому их называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник) или МОП-транзисторами (металл-оксид-полупроводник). В свою очередь существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным и со встроенным каналами.

Рис.14. Условные графические обозначения полевых транзисторов:
с изолированным затвором: а – со встроенным р-каналом; б – со встроенным
n-каналом; г – с индуцированным p-каналом; д – с индуцированным n-каналом

От биполярного транзистора полевой транзистор отличается принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе — входным напряжением или электрическим полем.

Преимущества полевых транзисторов перед биполярными.

1. Полевые транзисторы имеют значительно большее входное сопротивление (R_ВХ = единицы и десятки ГОм и более), что связано с обратным смещением p-n-перехода затвора в рассматриваемом типе полевых транзисторов.

- 13 -

2. Полевые транзисторы могут обладать низким уровнем шума (особенно на низких частотах), так как в полевых транзисторах отсутствует инжекция неосновных носителей и канал полевого транзистора может быть отделён от поверхности полупроводникового кристалла.

3. Значительно выше помехоустойчивость, поскольку из-за отсутствия тока через затвор транзистора, управляющая цепь со стороны затвора изолирована от выходной цепи со стороны стока и истока.

5. Усиление по току у полевых транзисторов намного выше, чем у биполярных.

Основные недостатки полевых транзисторов.

1. На частотах выше чем 1,5 ГГц, потребление энергии у МОП-транзисторов начинает возрастать по экспоненте, что ограничивает их использование на сверхвысоких частотах.

2. Структура полевых транзисторов начинает разрушаться при меньшей температуре (150°С), чем структура биполярных транзисторов (200°С).

3. Полевые транзисторы чувствительны к статическому электричеству. Поскольку изоляционный слой диэлектрика на затворе чрезвычайно тонкий, иногда даже относительно невысокого напряжения бывает достаточно, чтоб его разрушить.

4. Полевые транзисторы по сравнению с биполярным транзистором обладают низким коэффициентом усиления по напряжению (К_U около 20). При аналогичном использовании биполярного транзистора с высокой β он может достигать несколько сотен.