• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com

Полевой транзистор

Как ни могуществен этот маленький волшебник — транзистор, но и у него есть недостатки. Во-первых, транзистор не может чутко реагировать на очень быстро изменяющиеся сигналы. Дело в том, что с ростом скорости изменения силы тока через эмиттерный переход становится все более заметной «неповоротливость» избыточных носителей, распространяющихся по базе вследствие диффузии.

Во-вторых, мощность, затрачиваемая в цепи базы для управления током коллектора, еще велика.

Необходимо было искать новый принцип управления током в полупроводнике, и такой способ был найден!

Представим себе дворника, поливающего улицу из резинового шланга. К шлангу подходит мальчик и слегка нажимает на пего нотой. К неудовольствию дворника, напор воды резко падает, вода почти перестает течь (рис. 58). Так мальчик, не влезая внутрь шланга и прилагая весьма малые усилия, успешно управляет потоком воды в шланге.


Полевой транзистор, статьи для начинающих


Похожую роль играет электрическое поле в полевом транзисторе. Познакомимся с его конструкцией.

Снова бутерброд!

На первый взгляд полевой транзистор — это тот же двусторонний бутерброд, но, в отличие от обычного транзистора, несколько более толстым слоем «хлеба» и более симметричный. Для его изготовления можно применять те же полупроводники и те же примеси, что и для обычного транзистора. Даже структура полевого транзистора очень похожа р—n—р или п—р—п. В чем же отличие?

Переворот «с ног на голову»

Принцип работы полевого транзистора буквально перевернут «с ног на голову» по сравнению с известным уже нам транзистором. В качестве управляемого потока взят поток основных носителей в Пазовой области, а для управления этим потоком служит электрическое поле р—n-перехода.

Бывшая база снабжена двумя контактами — истоком и стоком, а области противоположного типа проводимости называются затвором (рис. 59). Эти названия очень тесно связаны с принципом работы- полевого транзистора.


Полевой транзистор, статьи для начинающих


Затвор «наступает» на поток электронов

Включим полевой транзистор так, как показано на рисунке 60. Сначала разомкнем ключ К. Между металлическими контактами стока, истока и полупроводниковой пластиной падение напряжения будет очень небольшим и почти все внешнее напряжение будет приложено к полупроводнику.


Полевой транзистор, статьи для начинающих


Прибор, подключенный к истоку, покажет, что через полупроводник течет ток. Этот ток в основном обусловлен движением электронов — основных носителей в n-области. Свой путь электроны начинают на верхнем контакте и заканчивают на нижнем. Поэтому понятно, почему верхний контакт назван истоком, а нижний — стоком.

Что произойдет, если замкнуть ключ К? Если к р-области приложен отрицательный потенциал относительно n-области, прибор покажет заметное уменьшение силы тока. В чем же здесь дело?

Вернемся к процессам, происходящим в обедненном слое р-n-перехода.

Между р-областями затвора и n-областью существуют p-n-переходы. При подаче отрицательного потенциала на затвор некоторая часть га-области оказывается занятой расширившимся обедненным слоем р-N-переходов.

В результате электроны нет пути от истока к стоку вынуждены «пробираться» через суженную часть n-области. Этот узкий проход для электронов в полевом транзисторе называют каналом.

Увеличивая отрицательный потенциал на затворе, мы сужаем канал, сопротивление току электронов возрастает и прибор показывает уменьшение силы тока стока. При очень большом отрицательном потенциале на затворе можно свести силу тока стока практически к пулю, или, как говорят, «закрыть» транзистор.

Не правда ли, затвор очень похож на шаловливого мальчика, наступающего на шланг с водой?

Что же все-таки нового?

Самое главное в полевом транзисторе состоит в том, что управляемый ток — это ток основных носителей заряда, текущий под действием электрического поля в канале. А ток основных носителей гораздо лучше реагирует на быстрые внешние сигналы. Дело в том, что основные носители заряда распространяются в канале посредством дрейфа. Дрейф в электрическом поле — относительно быстрый, легко управляемый процесс.

В обычном же транзисторе неосновные носители заряда достигают коллектора посредством диффузии. При этом они, образно говоря, совершают много «лишних» движений и не «экономят время».

Что касается мощности, необходимой для управления, то она в полевом транзисторе совсем невелика: ведь р—n-переходы затвор — канал находятся в закрытом состоянии и через них может протекать лишь ничтожный ток утечки! В этом смысле полевой транзистор по свойствам ближе к вакуумному триоду, чем к обычному транзистору.

Но можно еще больше понизить мощность управления. Это осуществляется в новой разновидности полевого транзистора — МОП-транзисторе!




Похожие записи

Как магнитное поле помогает разгадать знак движущегося заряда? Вернемся в привычную нам область комнатных температур и ознакомимся еще с одним интересным отличием полупроводников от металлов.

читать далее

Фотоны нарушают равновесие в полупроводнике. Чувствителен ли полупроводник к потоку фотонов? Пусть собственный полупроводник (примесей нет!) долгое время находится при комнатной температуре...

читать далее

Вернемся сначала к вопросу: как можно управлять проводимостью полупроводника? Да, мы уже говорили о том, что для этих целей можно ввести в кристаллическую решетку полупроводника атомы примеси...

читать далее