Полевые транзисторы pn

Теоретические основы и принцип действия полевого транзистора с изолированным затвором изложены и запатентованы Лилиенфельдом в 1925 году. Но австро-венгерский физик, по причине несовершенства технологии, так и не смог реализовать идею практически. Только к 1960 году был создан первый прибор данного типа. Дейки и Росс, чуть раньше, в 1953 году представили устройство несколько иной группы – полевой транзистор с управляющим pn переходом. Третья разновидность транзисторов – с барьером Шоттки разработана Мидом и это случилось в 1966г. Повсеместное внедрение полевых транзисторов в электронные схемы началось после 1977 года, тогда сотрудники Bell Labs должным образом оценили их эксплуатационный потенциал, связанный с повышением эффективности вычислительного оборудования. 

Специфика полевых транзисторов с p-n переходом

Полевой транзистор – это прибор на основе полупроводников с не менее чем тремя выводами для управления значительными токами при помощи малого напряжения. Устройство известно еще под одним термином – униполярное, которое указывает на то, что процесс управления выполняется посредством движения зарядов одного типа – электронов или дырок.

Полевые транзисторы делятся на две большие группы:

• с p-n переходом;
• с изолированным затвором.

Полевые транзисторы с изолированным затвором делятся на со встроенным или индицированным каналом. Для изготовления полевого транзистора с pn переходом используется пластина полупроводника – кремния, на ее противоположных сторонах размещены электроды, с их помощью выполняется подключение к электрической цепи. Та часть кристалла, которая отводится для движения потока носителей заряда, получила название – канал. Электрод, обеспечивающий

начальное движение зарядов, известен под названием исток. Электрод, использующийся для отвода из канала электронов или дырок, называется стоком. По полярности различают транзисторы с N или P-каналом. В центральной части кристалла расположена область с обратной, по отношению к каналу, проводимостью, к ней подключается третий электрод, получивший название затвор.

Как функционирует полевой транзистор, его отличие от биполярного

Для того чтобы разобраться с принципом действия полевого транзистора с управляющим pn переходом, рассмотрим полупроводник, у которого между истоком и стоком канал n-типа. Соответственно, два участка затвора, за счет добавления легирующих элементов, получили проводимость p-типа. Поданное на исток и сток напряжение способствует движению заряда от истока к стоку. В случае отсутствия напряжения между затвором и истоком, электроны беспрепятственно движутся по каналу. Для того чтобы перекрыть p-n канал, на затвор и исток подают управляющее напряжение. Чем больше напряжение, тем уже канал, его поперечное сечение становится все меньше, на фоне увеличения сопротивления. Напряжение постепенно растет и достигает определенной величины, которая называется запирающей. В это время канал становится практически непроходимым для электронов. В этот момент ток через транзистор не проходит. P-n переход имеет название управляющего, таким образом отмечена его способность влиять на движение носителей заряда, за счет создания препятствия на их пути.

Чем отличается транзистор полевой с pn переходом от биполярного:

1. Благодаря своим конструкционным особенностям, у полевого транзистора управление выходным сигналом выполняется напряжением, в биполярном – током.
2. ПТ относится к энергосберегающим.
3. Полевые радиоэлементы отличаются гораздо большим сопротивлением.
4. При работе полевые полупроводники издают меньше шума. Этим они отличаются от биполярных, образующих низкочастотные шумы.

Полевые транзисторные компоненты широко применяются в схемах радиопередающих устройств, где высоко ценится их повышенная помехоустойчивость.