transistores de efeito de campo

Os transistores de efeito de campo (unipolares) são divididos em transistores com uma junção p-n de controle (Fig. 1) e com uma porta isolada. O dispositivo de um transistor de efeito de campo com uma junção p-n de controle é mais simples que um bipolar.

Em um transistor de canal n, os principais portadores de carga no canal são elétrons que se movem ao longo do canal de uma fonte de baixo potencial para um dreno de alto potencial, formando uma corrente de dreno Ic. Uma tensão reversa é aplicada entre a porta e a fonte do FET, que bloqueia a junção p-n formada pela região n do canal e a região p da porta.

Assim, em um FET de canal n, as polaridades das tensões aplicadas são as seguintes: Usi> 0, Usi≤0. Quando uma tensão de bloqueio é aplicada à junção pn entre a porta e o canal (ver Fig. 2, a), uma camada uniforme, empobrecida em portadores de carga e com alta resistência, aparece nos limites do canal.

Arroz. 1. Estrutura (a) e circuito (b) de um transistor de efeito de campo com uma porta em forma de junção p-n e um canal do tipo n; 1,2 — zonas de canal e portal; 3,4,5 — conclusões da fonte, do ralo, da prisão

Arroz. 2. Largura do canal no transistor de efeito de campo em Usi = 0 (a) e em Usi> 0 (b)

Isso leva a uma redução na largura do canal condutor. Quando uma tensão é aplicada entre a fonte e o dreno, a camada de depleção torna-se irregular (Fig. 2, b), a seção transversal do canal perto do dreno diminui e a condutividade do canal também diminui.

As características VAH do FET são mostradas na Fig. 3. Aqui, as dependências da corrente de dreno Ic na tensão Usi em uma tensão de porta constante Uzi determinam as características de saída ou dreno do transistor de efeito de campo (Fig. 3, a).

Arroz. 3. Saída (a) e transferência (b) características volt-ampère do transistor de efeito de campo.

Na seção inicial das características, a corrente de dreno aumenta com o aumento de Umi. À medida que a tensão fonte-dreno aumenta para Usi = Uzap– [Uzi], o canal se sobrepõe e aumenta ainda mais a corrente Ic para (região de saturação).

Uma tensão porta-fonte negativa Uzi resulta em valores mais baixos de tensão Uc e corrente Ic onde o canal se sobrepõe.

Um aumento adicional na tensão Usi leva à quebra da junção p — n entre a porta e o canal e desativa o transistor. As características de saída podem ser usadas para construir a característica de transferência Ic = f (Uz) (Fig. 3, b).

Na seção de saturação, é praticamente independente da tensão Usi. Isso mostra que na ausência de tensão de entrada (porta - dreno), o canal tem uma certa condutividade e flui uma corrente chamada corrente de dreno inicial Ic0.

Para efetivamente "travar" o canal, é necessário aplicar uma tensão de interrupção Uotc na entrada.A característica de entrada do FET - a dependência da corrente de dreno do portão I3 no portão - tensão da fonte - geralmente não é usada, porque em Uzi < 0 a junção p-n entre o portão e o canal é fechada e a corrente do portão é muito pequeno (I3 = 10-8 … 10-9 A), portanto, em muitos casos, pode ser negligenciado.

Como neste caso transistores bipolares, os campos possuem três circuitos de comutação: com porta, dreno e fonte comuns (Fig. 4). A característica de transferência I-V de um transistor de efeito de campo com uma junção p-n de controle é mostrada na Fig. 3, b.

Arroz. 4. Esquema de comutação de um transistor de efeito de campo de fonte comum com uma junção p-n de controle

As principais vantagens dos transistores de efeito de campo com junção p-n de controle sobre os bipolares são alta impedância de entrada, baixo ruído, facilidade de produção, baixa queda de tensão no canal totalmente aberto. precisa trabalhar em regiões negativas de I — a característica V, o que complica o esquema.

Doutor em ciências técnicas, professor L.A. Potapov