1ХЙП действия транзисторов с каналом типа п или р аналогичен; различие заключается лишь в полярности напряжений источников питания. Включение канала в электрическую цепь обеспечивается с помощью двух омических электродов, один из которых (И) называется истоком, а второй (С)стоком. Вывод, подсоединенный к областям р-типа, является управляющим электродом и называется затвором (3). Выводы И, С и 3 соответствуют (в порядке перечисления} катоду, аноду и сетке электровакуумного триода или эмиттеру, коллектору и базе обычного биполяр1юго транзистора.

Величина тока в канале зависит от напряжения Ос, приложенного между стоком и истоком, нагрузочного сопротивления и сопротивления

полупроводниковой пластинки между стоком и истоком. При Vc

Исток

ЗатЗор

Сток о

Металл

азлешри/.

\ п У

Иаиал п-типа

Кремний p-muncL

Рис, 10,23. Схематическое изображение конструкции и схема включения полевого транзистора с р - п-переходами.

Рис, 10.24. Полевой транзистор с изолированным затвором.

И = const ток в канале /с (ток стока) зависит только от эффективной площади поперечного сечения канала. Источник Еш создает отрицательное напряжение на затворе, что приводит к увеличению толщины р - я-перехода и уменьшению токопроводящего сечения канала. С уменьшением сече1!ия канала увеличивается сопротивление между истоком и стоком и снижается величина тока /с. Уменьшение напряжения иа затворе вызывает уменьшение сопротивления канала и возрастание тока /с. Подключив последовательно с з); источник усиливаемого неременного напряжения (Уп;, можно изменять ток через канал по закону изменения входного напряжения. Ток стока, проходя через сопротивление нагрузки Р,, создает на нем падение напряжения, изменяющееся по закону [Увх- При соответствующем подборе величины Р„ можно добиться повышения уровня выходного напряжения по сравнению с напряжением на входе,т. е. усилить сигнал.

Полевью транзисторы с изолированным затвором имеют структуру металл - диэлектрик (окисел)- полупроводник. Поэтому их часто называют МДП- или МОП-транзисторами.

На рис. 10.24 схематически показана конструкция такого транзистора. Основой прибора служит пластинка (подложка) монокристаллического кремния р-тнпа. Области истока и стока представляют собой участки кремния, сильно легированные прнмесыо л-типа. Расстояние между истоком и стоком примерно 1 мкм. На этом участке

Рис. 10.25. Харйктерист)1ки полевого транзистора с р-л-переходами:

а - выходные (стоковые) характеристики; б - стоке-затвор мая характеристика.

гасло.пожена узкая слебо легированная полоска кремния /г-типа (канал). Затвором служит металлическая пластинка, изолированная от канала слоем диэлектрика толщиной примерно 0,1 мкм. В качестве диэлектрика может использоваться выращенная при высокой температуре пленка двуокиси кремния.

В зависимости от полярности напряжения, приложенного к затвору (относительно истока), канал может обедняться или обогащаться

носителями заряда (элект-c>f k ронами). При отрицатель-

ном напряжении на затворе электроны проводимости выталкиваются из области канала в объем полупроводника подложки. При этом канал обедняется носителями заряда, что ведет к уменьшению тока в канале. Положительное напряжение на затворе способствует втягиванию электронов проводимости из подложки в канал. В этом режиме, получившем название режима обогащения, ток канала возрастает.

Таким образом, в отличие от полевого транзистора с р - п-переходами транзистор с изолированным затвором может работать с нулевым отрицатель-иът нли положительиь[М напряжением на затворе.

На рис. 10.25, й показан примерный вид семейства выходных {стокоеых) вольт-амперных характеристик полевого транзистора с р - п-переходами /с = / (Uc) при f/зи = const.

Пусть напряжение между затвором и истоком f/311 == 0. При увеличении положительного напряжения Uc на стоке ток /с будет нарастать. Вначале зависимость /с = / (Uc) будет почти линейной (участок OA на рис. 10.25, а). Однако с возрастанием /с увеличивается падение напряжения на канале, повышается обратное смещение для р - п-переходов (особенно вблизи стока), что ведет к сужению сечения токопроводящего канала и замедляет рост тока /с В конечном итоге у стокового конца пластинки канал сужается настолько, что дальнейшее повышение напряжения уже не приводит к росту /с (участок АВ на рис. 10.25, а). Этот режим получил название реотма насыщения, а напряжение Ос, при котором происходит насыщение, называется напряжением насыщения {Uca&c)- Если спять зависимость

Рис. 10,20. Стоковые (а) и стоко-затворная (б) характеристики полевого транзистора с изолиро-ijaHHbiM затвором:

/ - режи.м обогащения; !! - режкм обеднения.

тока /с от напряжения t/c для ряда напряжений на затворе (,зи < 0), то получим семейство выходных характеристик полевого транзистора, которые напоминают вольт-амперные характеристики ва1\уумного пентода.

Зависимость /с = ф {зп) при Uq - const получила название стоко-затеорной характеристики (рис. 10.25, б). По внешнему виду она напоминает аподно-сеточную характеристику лампы.

Выходные характеристики полевого транзистора с изолированным затвором имеют такой же вид, как и характеристики транзистора с р - /г-переходами (рис. 10.26, а). Различие заключается лип1ь в том, что транзисторы с р - /г-переходами могут работать только в режиме обеднения (сужения) канала, а транзисторы типа МДП (или МОП) работают как в режиме обеднения (при отрицательных напряжениях на затворе), так и в режиме обогащения (при положительных напряжениях на затворе). По этой же причине стоко-затворная характеристика транзистора с изолированным затвором может захватывать область положительных напряжений между затвором и истоком (рнс. 10.26, б).

Основными параметрами полевых транзисторов являются:

Крутизна характеристики

S = 4rr~ при f/c = const. (10.50)

Этот параметр характеризует эффективность управляющего действия затвора.

Напряжение отсечки Узи ore - обратное напряжение на затворе, при котором токопроводящий канал окажется перекрытым.

Входное сопротивление Rbx между завтором и истоком (определяется при максимально допустимом напряжении между этими электродами)

"З max

Выходное сопротивление Rux (определяется в режиме насыщения) Неы. = при Ози = const. (10.52)

Выходное сопротивление характеризуется тангенсом угла наклона выходных характеристик. В рабочей области этот угол близок к нулю и, следовательно, выходное сопротивление оказывается достаточно большим (сотни килоом).

Кроме указанных, полевые транзисторы характеризуются рядом других максимально допустимых параметров, определяющих предельные режимы работы прибора.

К валшейшим достоинствам полевых транзисторов следует отнести:

1. Высокое входное сопротивление, достигающее в канальных транзисторах с р ~ я-переходами величины 10 -10 Ом, а в транзисторах с изолированным затвором 103 - 10 Ом. Такое высокое значение