полевой транзистор

Полевой транзистор (FET – field effect transistor) наряду с биполярным (BJT) является одной из основных категорий транзисторов. В FET-транзисторах используется элемент затвора, который при зарядке создает электромагнитное поле, изменяющее проводимость кремниевого канала и включает или выключает транзистор. Такие транзисторы изготавливаются как дискретные компоненты на одном кристалле.

История полевого транзистора

В 1926 году Лилиенфилд представил и запатентовал идею FET-транзистора. После этого в 1935 году Хайль также предъявил миру собственную разработку полевого устройства. Но к тому времени полевые транзисторы не пользовались большой популярностью. 

Именно в 1940 году значение такого типа транзисторов набирает обороты. Это связано с тем, что в 1940-х годах в лабораториях Белла велись исследования полупроводников.

Отличие полевого и биполярного транзистора

Кремниевые микросхемы на основе FET-транзисторов проще в изготовлении, чем их биполярные аналоги. Хотя полевые устройства переключаются медленнее, они потребляют меньше энергии, потому что после зарядки клеммы затвора больше не требуется ток, чтобы удерживать транзистор закрыты. 

Хотя ток для одного транзистора может быть незначительным, он увеличивается, когда одновременно переключаются миллиарды транзисторов. Тепло, рассеиваемое транзисторами BJT, также ограничивает их количество на одном кристалле.

Типы и разновидности полевых транзисторов

Наиболее широко используемым полевым транзистором является полевой МОП-транзистор – металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор, также известный как MOSFET-транзистор (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor). Он выпускается в двух вариантах:

• N-канальный (NMOS);
• P-канальный (PMOS). 

На чипе транзисторы NMOS и PMOS соединены друг с другом взаимодополняющим образом для создания логики CMOS, которая сегодня используется почти в каждом электронном устройстве. 

К другим разновидностям полевых устройств относятся:

1. JFET (переходной полевой транзистор) представляет собой полевой мосфет-транзистор с затвором PN-перехода, а не поликристаллическим.
2. MESFET (металл-полупроводниковый FET), подобно JFET, используется для микроволновой связи. MESFET использует металлический затвор Шоттки и сделан из арсенида галлия или фосфида индия, а не из кремния.
3. HEMT (транзистор с высокой подвижностью электронов). Развиваясь из MESFET, HEMT и PHEMT (псевдоморфный HEMT) транзисторы используются в высокочастотных приложениях. Разновидности HEMT включают MODFET (полевой транзистор с модуляционным легированием), TEGFET (двумерный полевой транзистор с электронным газом) и SDHT (транзистор с гетеропереходом с селективным легированием).
4. CHFET (комплементарная гетероструктура FET) — представляет собой еще один высокочастотный полевой транзистор, в котором используется арсенид галлия.

Отдельно стоит отметить так называемый MISFET транзистор – полевое устройство «металл-изолятор-полупроводник». Он является специальной версией MESFET с использованием изоляционного материала между металлом и полупроводником.