Классификация и характеристики полевых транзисторов

Полевыми транзисторами называются полупроводниковые элементы, которые в отличие от обычных биполярных транзисторов управляются электрическим полем, т.е. практически без затраты мощности управляющего сигнала.

Различают шесть различных типов полевых транзисторов (FET). Их условные обозначения в электрических схемах представлены на (рис. 5.1). Управляющим электродом транзистора является затвор G.

Он позволяет управлять величиной сопротивления между стоком D и истоком S. Управляющим напряжением является напряжение UGS. Большинство полевых транзисторов являются симметричными, т. е. их свойства не изменяются, если электроды D и S поменять местами. В транзисторах с управляющим переходом затвор отделен от канала DS n—p— или p—n—переходом. При правильной полярности напряжения UGS диод, образуемый переходом затвор— канал, запирается и изолирует затвор от канала; при противоположной полярности он отпирается. У полевых транзисторов с изолированным затвором, или МОП-транзисторов, затвор отделен от канала DS тонким слоем Sі02. При таком исполнении транзистора ток через затвор не будет протекатъ при любой полярности напряжения на затворе. Реальные токи затворов полевых транзисторов с управляющим переходом составляют от 1пА до 1нА, а для МОП-транзисторов они в среднем меньше в  раз. Входные сопротивления для транзисторов с управляющим переходом составляют от  до  Ом, а для МОП-транзисторов—от до  Ом.

Аналогично делению биполярных транзисторов на p—n— p- и n—p—n-транзисторы полевые транзисторы делятся на p-канальные и n—канальные. У n—канальных полевых транзисторов ток канала становится тем меньше, чем сильнее падает потенциал затвора. У p-канальных полевых транзисторов наблюдается обратное явление. Ниже в основном будут рассматриваться n-канальные транзисторы, а p-канальные—лишь в тех случаях, когда на это будут особые причины. Замена n-канальных транзисторов на p-канальные возможна, если поменять знак напряжения питания, а также соответственно изменить полярность включения используемых в схеме диодов и злектролитических конденсаторов.

Через полевые транзисторы с управляющим переходом при напряжении UGS = 0 протекает наибольший ток стока. Такие транзисторы называют нормально открытыми. Аналогичные свойства имеют МОП-транзисторы обедненного типа. Наоборот, МОП-транзисторы обогащенного типа запираются при величинах UGS, близких к нулю. Их называют нормально закрытыми. Ток стока протекает через n—канальные МОП-транзисторы обогащенного типа тогда, когда UGS превышает некоторое положительное значение. Существуют также МОП-транзисторы, промежуточные между транзисторами обедненного и обогащенного типа, в том числе и такие, через которые при UGS = 0 протекает некоторый средний ток канала.

У n—канальных полевых транзисторов к выводу истока необходимо приложить более отрицательный потенциал, чем к выводу стока. В симметричном n—канальном транзисторе любой из выводов канала, к которому подведен более низкий потенциал, может служить в качестве вывода истока.

В МОП-транзисторах часто делают четвертый вывод от так называемой подложки. Этот электрод, как и затвор, также может выполнять управляющие функции, но он отделен от канала только p—n—переходом. Управляющие свойства подложки обычно не используют, а ее вывод соединяют с выводом истока. Если же требуется два управляющих электрода, то используют так называемые МОП-тетроды или двухзатворные МОП-транзисторы, имеющие два равноценных затвора.