Полевые транзисторы с управляющим P-N переходом

Основная часть

1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИ-

СТОРОВ С УПРАВЛЯЮЩИМ P-N ПЕРЕХОДОМ

Все задачи, которые решаются с помощью электронных приборов в практических схемах, по существу сводятся к управлению потоком носителей заряда. Естественно, что при выборе того или иного прибора предпочтение отдается такому, у которого при прочих равных условиях меньше затраты мощности для управления, меньше токи в цепи управления.

У биполярных транзисторов сравнительно мало входное сопротивление в основных схемах включения с ОЭ и особенно с ОБ, поэтому в цени управления протекают сравнительно большие  токи, особенно в схеме с ОБ, и требуется значительная мощность

[pic 1]

Рис.1. К пояснению

создания полевого

транзистора на основе

биполярного

для управления потоком носителей заряда. Поэтому возникла задача — создать   полупроводниковый  прибор  с большим входным сопротивлением, минимальным потреблением тока и мощности на входе для управления потоком носителей заряда. Как решается подобная задача? Напомним, что у биполярных транзисторов в активном режиме работы эмиттерный переход открыт, потенциальный барьер компенсируется, входное сопротивление уменьшается. Для того чтобы входное сопротивление было велико, чтобы не было тока в цепи управления, а следовательно, и затрат мощности, необходимо, чтобы входной PN-переход был закрыт, находился под обратным напряжением. В биполярном транзисторе это соответствует режиму отсечки, при котором транзистор не поддается управлению. Эта задача — создание полупроводникового прибора с РN-переходом на входе, работающим при обратном напряжении, была решена с помощью полевых транзисторов. Чтобы лучше уяснить принцип работы полевого транзистора, рассмотрим биполярный транзистор, например, типа PNP, у которого к двум концам продольного сечения базы подключен источник питания, коллектор и эмиттер соединены между собой и образуют с базой РN-переходы, на которые подается обратное напряжение (рис.1).

Концентрация примесей в базе гораздо меньше, чем в эмиттере и коллекторе, поэтому при подаче обратного напряжения PN-переход в основном расположится в базе. Напомним, что при различных концентрациях примесей PN-переход при подаче обратного напряжения расширяется в направлении области с меньшей концентрацией примеси. Не занятая переходом область в базе является токопроводящим каналом. Очевидно, что чем больше обратное напряжение, приложенное к PN-переходу, тем шире РN-переход, и, следовательно, меньше сечение токопроводящего канала, что ведет к увеличению его сопротивления. Таким образом, управление в данном приборе сводится к изменению обратного напряжения, приложенного к РN-переходу, в результате меняется сопротивление токопроводящего канала и, следовательно, его ток. Вместе с тем благодаря тому, что входной РN-переход, на который подаются сигналы управления, включен под обратное напряжение, его сопротивление остается постоянно большим, т. е. для управления практически не требуется тока (если не считать незначительного обратного тока неосновных носителей РN-перехода) и мощности.

Рассмотрим, как практически реализуется идея, изложенная выше. Полевой транзистор, в котором управление осуществляется с помощью изменения обратного напряжения, подаваемого на управляющий РN-переход, состоит из токопроводящего канала с двумя выводами, которые получили названия исток и сток . Токопроводящий канал находится между двумя областями противоположной проводимости, в данном случае Р-типа, с которым он образует два РN-перехода. Эти области соединяются между собой  и имеют один вывод — затвор.

Имеются также полевые транзисторы с токопроводящим  Р- каналом, который в этом случае расположен между двумя N-областями. Таким образом, токопроводящий канал  и окружающие его области противоположной полярности образуют два РN-перехода. Концентрация примеси в токопроводящем канале гораздо ниже, чем в областях, соединенных с затвором. На участках канала, примыкающих к электродам сток и исток, создается повышенная концентрация примесей — [pic 2], чтобы уменьшить их сопротивление и, следовательно, падение напряжения на них. Условное обозначение полевого транзистора с управляющим РN-переходом показано на рис. 3: а—с  N-каналом, б—с Р- каналом.