КЭС_03.ppt

ток (как биполярным транзистором), а напряжение (электрическое поле, отсюда и

название – полевой), осуществляющее изменение площади поперечного сечения проводящего канала, → в результате изменяется электрическое сопротивление канала и, как результат, → изменяется выходной ток транзистора.
Управление электрическим полем предполагает отсутствие входного тока, что заметно уменьшает мощность, требуемую для управления транзистором.
Полевой транзистор (ПТ) в отличие от биполярного иногда называют униполярным, так как его работа основана на использовании только основных носителей заряда – либо электронов, либо дырок.

ПТ бывают двух полярностей: n-канальные (с проводимостью за счет электронов)

и р-канальные (с дырочной проводимостью).
Управляющий электрод, на который подается входной сигнал, у биполярных транзисторах называется базой, а у ПТ – затвор;
Выводы, между которыми создается канал протекания тока, называются сток и исток;
Электрод, в который втекает ток (у биполярных транзисторов – это эмиттер) у полевого транзис-тора называется – исток; электрод, через который вытекает ток (у биполярных транзисторов – это коллектор) у полевого транзистора называется – сток.

и р-канальные;
по виду изоляции затвора – с полупровод-никовым p-n-переходом и

с оксидной изоляцией затвора;
по типу легирования канала – обогащенного или обедненного типа.

(ПТ) с p-n-переходом приведено на рис.
В полевом транзисторе с

объем-ным каналом и изоляцией затвора p-n-переходом эффективная пло-щадь поперечного сечения канала меняется при изменении электри-ческого поля, приложенного между затвором и основной массой полупроводника

Изменяющаяся эффективная площадь поперечного сечения канала приводит к изменению сопротивле-ния канала.

входной ток закрытого p-n-перехода практически отсут-ствует.
Поэтому входная Вольт-Амперная характеристика

(зависимость обратного тока затвора от приложенного напряжения затвор-исток) не имеет практического смысла.

На рис. приведена схема для измерения Вольт-Амперных характеристик n-канального полевого транзистора.

которой ток стока равен нулю.
I0ст – ток стока при нулевом

напряжении Uзи = 0.
По передаточной ВАХ можно определить крутизну полевого транзистора: S = ΔIст / ΔUзи.

проходящей через две точки (при постоянном напряжении Uси).
При бесконечно

малых приращениях напряжения ΔUзи и тока ΔIст крутизна равна производной в рабочей точке ВАХ.
На основе анализа передаточной ВАХ полевого транзистора можно сделать вывод о том, что вблизи точки отсечки численные значения крутизны S очень маленькие и плавно нарастают при увеличении напряжения Uзи до нуля.

В качестве параметра на выходной ВАХ полевого транзистора указаны несколько

значений входного напряжения затвор-исток Uзи.
По выходной ВАХ можно также определить крутизну полевого транзистора при постоянном напряжении сток-исток (Uси = const).
На рис. показано приращение тока стока (ΔIст = 3,2 мА) (при постоянном напряжении Uси = 5 В).
Вызвавшее его приращение входного напряжения ΔUзи 1,5 – 1,0 = 0,5 В (рассчитывается как разность указанных на ВАХ параметров).

(или окисью гафния) позволяет исключить ток затвора при любой полярности

входного напряжения.
Металлический затвор из кристаллического кремния или меди изолирован от канала тонким слоем изолятора
Канал n-типа образован в поверхностном слое подложки с противоположной проводимостью р-типа.

кремния (или гафния) и Полупроводниковый канал прохождения тока – определяет

название транзистора: n-МОП или p-МОП (в зависимости от типа проводимости канала).
Передаточная характеристика МОП транзистора зависит от степени легирования канала, т.е. от количества введенных примесей, определяющих тип проводимости канала.
Поэтому различают МОП транзисторы со встроенным каналом (сильно легированный или обогащенный канал) и МОП транзисторы с индуцированным каналом (малая степень легирования или обедненный канал).

обозначениях:
Встроенный канал
Индуцированный канал
У МОП транзисторов со встроенным каналом передаточная

и выходная ВАХ подобны аналогичным характеристикам для полевого транзистора с изоляцией затвора p-n-переходом

в область положительных значений входного напряжения Uзи.
Входное напряжение отсечки

Uзи_отс имеет положительное значение (для МОП транзисторов с каналом n-типа).

Встроенный канал

Индуцированный канал

имеют «левую» передаточную характеристику, т.е. рабочие входные напряжения Uзи расположены

левее вертикальной оси координат, а
МОП транзисторы с индуцированным каналом имеют «правую» передаточную характеристику, т.е. рабочие входные напряжения Uзи расположены правее вертикальной оси.
На выходной характеристике МОП транзисторов с индуцированным каналом (эта ВАХ аналогична выходной характеристике на для ПТ с изоляцией затвора p-n-переходом), но значения параметров Uзи имеют нарастающие положительные значения.

три схемы включения полевых транзисторов:
с общим истоком – ОИ

(аналогичная схеме с общим эмиттером– ОЭ),
с общим затвором – ОЗ (аналогичная схеме с общей базой – ОБ) и
с общим стоком – ОС (аналогичная схеме с общим коллектором– ОК).

затвором и истоком (подложка обычно соединяется с истоком).
Входной ток

отсутствует, поэтому входные статическое и дифференциальное сопротивления очень большие.

Выходное напряжение Uвых в схеме с ОИ снимается парал-лельно выводам канала – сток, исток.
В схеме с ОИ выходное диф-ференциальное сопротивление Rвых_диф = ΔUси / ΔIст полевого транзистора может быть от десятков до сотен кОм.

необходимо учесть, что прираще-ние выходного напряжения ΔUси определяется изменениями падением

напряжения на резисторе Rс за счет изменения выходного тока стока ΔIст :
ΔUвых = ΔUси = ΔIст • Rс.
В этой формуле присутствует крутизна передаточной характеристики S, значение которой имеет большой технологический разброс даже для транзисторов одного типа.
Схема с ОИ, как и аналогичная схема с ОЭ, инвертирует входной сигнал, т.е. фаза входного и выходного напряжения сдвинуты на 1800.
Из-за отсутствия входного тока коэффициент усиления по току в схеме с ОИ стремится к бесконечности: kI = ΔIст / ΔIвх → ∞.

Основное применение схемы с ОЗ – это источники тока, обладающие

большим выходным сопротивлением.

необходимо минимальное выходное сопротивление.