전계 효과 트랜지스터

전계 효과(단극) 트랜지스터는 제어 p-n 접합(그림 1)과 절연 게이트가 있는 트랜지스터로 나뉩니다. 제어 p-n 접합이 있는 전계 효과 트랜지스터 장치는 바이폴라 장치보다 간단합니다.

n-채널 트랜지스터에서 채널의 주요 전하 캐리어는 전위가 낮은 소스에서 전위가 높은 드레인으로 채널을 따라 이동하여 드레인 전류 Ic를 형성하는 전자입니다. FET의 게이트와 소스 사이에 역방향 전압이 인가되어 채널의 n 영역과 게이트의 p 영역이 형성하는 p-n 접합을 차단합니다.

따라서 n채널 FET에서 인가 전압의 극성은 다음과 같습니다. Usi>0, Usi≤0. 게이트와 채널 사이의 pn 접합에 차단 전압이 가해지면(그림 2a 참조) 전하 캐리어가 고갈되고 저항이 높은 균일한 층이 채널 경계에 나타납니다.

쌀. 1. p-n 접합 형태의 게이트와 n형 채널을 갖는 전계 효과 트랜지스터의 구조 (a) 및 회로 (b); 1,2 — 채널 및 포털 영역; 3,4,5 — 소스, 드레인, 감옥의 결론

쌀. 2. Usi = 0(a) 및 Usi> 0(b)에서 전계 효과 트랜지스터의 채널 폭

이로 인해 전도 채널의 폭이 감소합니다. 소스와 드레인 사이에 전압이 가해지면 공핍층이 고르지 않게 되고(그림 2, b), 드레인 근처의 채널 단면적이 줄어들고 채널의 전도도도 감소합니다.

FET의 VAH 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 3. 여기서 일정한 게이트 전압 Uzi에서 전압 Usi에 대한 드레인 전류 Ic의 의존성은 전계 효과 트랜지스터의 출력 또는 드레인 특성을 결정합니다(그림 3, a).

쌀. 3. 전계 효과 트랜지스터의 출력(a) 및 전송(b) 전압-암페어 특성.

특성의 초기 섹션에서 드레인 전류는 Umi가 증가함에 따라 증가합니다. 소스-드레인 전압이 Usi = Uzap-[Uzi]로 증가하면 채널이 중첩되고 전류 Ic가 더 증가합니다(포화 영역).

음의 게이트-소스 전압 Uzi는 채널이 겹치는 전압 Uc와 전류 Ic의 값을 낮추는 결과를 가져옵니다.

전압 Usi의 추가 증가는 게이트와 채널 사이의 p-n 접합의 고장으로 이어지고 트랜지스터를 비활성화합니다. 출력 특성은 전달 특성 Ic = f(Uz)를 구성하는 데 사용할 수 있습니다(그림 3, b).

포화 구간에서는 전압 Usi와 거의 무관합니다. 입력 전압(게이트-드레인)이 없을 때 채널이 일정한 전도성을 가지며 초기 드레인 전류 Ic0라는 전류가 흐르고 있음을 보여줍니다.

채널을 효과적으로 "잠금"하려면 입력에 차단 전압 Uotc를 적용해야 합니다.FET의 입력 특성 - 게이트에 대한 게이트 드레인 전류 I3의 의존성 - 소스 전압 -은 Uzi < 0에서 게이트와 채널 사이의 p-n 접합이 닫히고 게이트 전류가 매우 작기 때문에(I3 = 10-8 … 10-9 A) 많은 경우 무시할 수 있습니다.

이 경우와 같이 바이폴라 트랜지스터, 필드에는 공통 게이트, 드레인 및 소스가 있는 세 개의 스위칭 회로가 있습니다(그림 4). 제어 p-n 접합이 있는 전계 효과 트랜지스터의 I-V 전달 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 3, 나.

쌀. 4. 제어 pn 접합을 갖는 공통 소스 전계 효과 트랜지스터의 스위칭 방식

바이폴라 트랜지스터에 비해 제어 p-n-접합이 있는 전계 효과 트랜지스터의 주요 장점은 높은 입력 임피던스, 낮은 잡음, 생산 용이성, 완전 개방 채널에서의 낮은 전압 강하입니다.그러나 전계 효과 트랜지스터는 다음과 같은 단점이 있습니다. 체계를 복잡하게 만드는 V 특성인 I의 음의 영역에서 작동해야 합니다.

기술 과학 박사, L.A. Potapov 교수