Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Курсова робота
з дисципліни:
"Компонентна база РЕА"На тему: “Напівпровідникові пристрої. Польові транзистори з керуючим р-n переходом”.
|
Перевірив: к.т.н., Воробкало Т.В.
Захищена з оцінкою___________ "___"__________2010р. |
Виконав: студент 2-го курсу ФЕТ групи РТ-23 Трушковський В.М. _______________ |
ВСТУП
1.Будова.
2.Принцип дії.
3.Типи польових транзисторів.
3.1. Транзистори з керівним p-n переходом.
3.2.Транзистори з ізольованим затвором.
3.3.Транзистори з індуктованим каналом.
3.4 Транзистори з вбудованим каналом.
4.Застосування польових транзисторів.
5.Історія.
6.Список використаної літератури.
БУДОВА
Уніполярними, чи польовими, транзисторами називаються напівпровідникові прилади, у яких регулювання струму виробляється зміною провідності провідного каналу за допомогою електричного поля, перпендикулярного напрямку струму Обидві назви цих транзисторів досить точно відбивають їхні основні особливості проходження струму в каналі обумовлено тільки одним типом зарядів, і керування струмом каналу здійснюється за допомогою електричного поля.
Електроди, підключені до каналу, називаються стоком і витоком , а керуючий електрод називається затвором . Напруга керування, що створює поле в каналі, прикладається між затвором і джерелом. У залежності від виконання затвора уніполярні транзистори поділяються на дві групи: з керуючим p - n-переходом і з ізольованим затвором.
Будова польового транзистора з ізольованим затвором приведена на рисунку 1, а польового транзистора з керуючим переходом — на рисунку 1,б.
Рисунок 1 – Будова біполярного транзистора з ізольованим затвором (а), і з керуючим p-n переходом (б)
У польових транзисторах з ізольованим затвором електрод затвора ізольований від напівпровідникового каналу за допомогою шару діелектрика з двоокису кремнію S1O2. Електроди стоку і джерела розташовуються по обидві сторони затвора і мають контакт із напівпровідниковим каналом. Струм витоку затвора малий навіть при підвищених температурах. Напівпровідниковий канал може бути збіднений носіями зарядів чи збагачений ними. При збідненому каналі електричне поле затвора підвищує його провідність, тому канал називається індукованим. Якщо канал збагачений носіями зарядів, то він називається вбудованим. Електричне поле затвора в цьому випадку приводить до збідніння каналу носіями зарядів.
Провідність каналу може бути електронною чи дірковою. Якщо канал має електронну провідність, то він називається n-каналом. Канали з дірковою провідністю називаються p-каналами. У результаті польові транзистори з ізольованим затвором можуть бути чотирьох типів: з каналом n- i р- типів, кожний з який може мати індукований чи вбудований канал. Умовні схематичні зображення цих типів транзисторів приведені на рисунку 2.
Рисунок 2 - Схематичні зображення польових транзисторів з ізольованим затвором
Графічне позначення транзисторів містить максимальну інформацію про його будову. Канал транзистора зображується вертикальною штриховою чи суцільною лінією. Штрихова лінія позначає індукований канал, а суцільна — вбудований. Виток і стік діють як не випрямляючі контакти, тому зображуються під прямим кутом до каналу. Підкладка зображується як електрод зі стрілкою, напрямок якої вказує тип провідності каналу. Затвор зображується вертикальною лінією, паралельною каналу. Вивід затвора звернений до електрода витоку.
ПРИНЦИП ДІЇ
Дію транзистора можна порівняти з дією греблі. За допомогою постійного джерела ( плину ріки) і греблі створений перепад рівнів води. Витрачаючи дуже невелику енергію на вертикальне переміщення затвора , ми можемо керувати потоком води великої потужності, тобто управляти енергією могутнього постійного джерела.
Польовий транзистор - це напівпровідниковий прилад , підсилювальні властивості якого обумовлені потоком основних носіїв , що протікає через провідний канал і керований електричним полем. На відміну від біполярних , робота польових транзисторів заснована на використанні основних носіїв заряду в напівпровіднику . Польовий транзистор з керуючим р- n - переходом , зміщеним у зворотному напрямку. Електрод , з якого в канал входять носії заряду , називають витоком ; електрод , через який з каналу йдуть носії заряду , - стоком ; електрод , службовець для регулювання поперечного перерізу каналу , - затвором. При підключенні до витоку негативного ( для - каналу ) , а до стоку позитивної напруги в каналі виникає електричний струм , створюваний рухом електронів від витоку до стоку , тобто основними носіями заряду. У цьому полягає суттєва відмінність польового транзистора від біполярного . Рух носіїв заряду вздовж електронно- діркового переходу ( а не через переходи , як в біполярному транзисторі ) є другою характерною особливістю польового транзистора. Електричне поле , створюване між затвором і каналом , змінює щільність носіїв заряду в каналі , тобто величину протікаючого струму . Так як управління відбувається через оборотні зміщений перехід , опір між керуючим електродом і каналом велике, а споживана потужність від джерела сигналу в ланцюзі затвора нікчемно мала. Тому польовий транзистор може забезпечити посилення електромагнітних коливань , як по потужності , так і по струму і напрузі . Структура польового транзистора з ізольованим затвором : а) - з індукованим каналом , б) - з вбудованим каналом - це польовий транзистор , затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу шаром діелектрика . Польовий транзистор з ізольованим затвором складається з пластини напівпровідника ( підкладки) з відносно високим питомим опором , в якій створені дві області з протилежним типом електропровідності . На ці області нанесені металеві електроди - витік і стік. Поверхня напівпровідника між витоком і стоком покрита тонким шаром діелектрика (зазвичай шаром оксиду кремнію). На шар діелектрика завдано металевий електрод - затвор. Виходить структура, що складається з металу , діелектрика і напівпровідника . Тому польові транзистори з ізольованим затвором часто називають МДП - транзисторами або МОП- транзисторами (метал - оксид - напівпровідник ) . У МДП - транзисторах з індукованим каналом проводить канал між сильнолегованого областями витоку і стоку і, отже , помітний струм стоку з'являються тільки при певній полярності і при певному значенні напруги на затворі щодо витоку (негативного при напрузі затвор витік порогове ) . Так як поява і зростання провідності індукованого каналу пов'язані із збагаченням його основними носіями заряду , то вважають , що канал працює в режимі збагачення. У МДП - транзисторах з вбудованим каналом проводить канал , виготовляється технологічним шляхом , утворюється при напрузі на затворі рівному нулю. Струмом стоку можна управляти , змінюючи значення і полярність напруги між затвором і витоком . При деякому позитивному напрузі затвор - витік транзистора з каналом струм в ланцюзі стоку припиняється. Ця напруга називають напругою відсічення . МДП - транзистор з вбудованим каналом може працювати як в режимі збагачення , так і в режимі збіднення каналу основними носіями заряду.
Включати польовий транзистор в схему можна по різному: із загальним витоком і входом затвор або із загальним стоком і входом на затвор; із загальним затвором і входом на витік. За аналогією з лампової електронікою , де за типову прийнята схема із загальним катодом , для польових транзисторів типовий є схема із загальним витоком . Польовий транзистор як елемент схеми являє собою активний несиметричний чотириполюсник , у якого один із затисків є загальним для ланцюгів входу і виходу. Схеми розрізняють , залежно від того, який з електродів польового транзистора підключений до загального витоку. Польові транзистори мають вольтамперні характеристики, подібні ламповим, і володіють всіма принциповими перевагами транзисторів. Це дозволяє застосовувати їх у схемах. У більшості випадків використовувалися електронні лампи, наприклад, у підсилювачах постійного струму з високоомним входом, в истоковых повторителях з особливо високоомним входом, в електрометричних підсилювачах, різних релевремени, генераторах синусоїдальних коливань низьких та інфранизьких частот, у генераторах пилкоподібних коливань, підсилювачах низької частоти, що працюють від джерел з великим внутрішнім опором, в активних - фільтри низьких частот. Польові транзистори з ізольованим затвором використовують у високочастотних підсилювачах, змішувачах, ключових пристроях.
ТИПИ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ
Серед різновидів польових транзисторів можна виділити два основні класи: польові транзистори із затвором у виді p-n переходу та польові транзистори із затвором, який ізольований від робочого напівпровідникового об'єму діелектриком. Прилади цього класу часто також називають МДН транзисторами (від словосполучення метал - діелектрик - напівпровідник) та МОН транзисторами (від словосполучення метал - оксид - напівпровідник), оскільки в якості діелектрика найчастіше використовується діоксид кремнію. В свою чергу транзистори з ізольованим каналом поділяються на транзистори з вбудованим каналом та індукованим каналом.Також польові транзистори підрозділяються на транзистори з каналом провідності n-типу або p-типу.
За фізичною структурою і механізмом роботи польові транзистори умовно ділять на 2 групи. Першу утворюють транзистори з керуючим р-n переходом або переходом метал - напівпровідник, другу - транзистори з управлінням за допомогою ізольованого електроду (затвора), т. зв. транзистори МДП (метал - діелектрик - напівпровідник).
Рис. 1. Пристрій польового транзистора з керуючим pn переходом
Польовий транзистор з керуючим pn переходом - це польовий транзистор, затвор якого ізольований (тобто відокремлений в електричному відношенні) від каналу pn переходом, зміщеним у зворотному напрямку. Такий транзистор має два невипрямляющіх контакту до області, по якій проходить керований струм основних носіїв заряду, і один або два керуючих електронно-діркових переходу, зміщених у зворотному напрямку (див. рис. 1). При зміні зворотної напруги на pn переході змінюється його товщина і, отже, товщина області, по якій проходить керований струм основних носіїв заряду. Область, товщина і поперечний переріз якої управляється зовнішнім напругою на керуючому pn переході і по якій проходить керований струм основних носіїв, називають каналом. Електрод, з якого в канал входять основні носії заряду, називають витоком. Електрод, через який з каналу йдуть основні носії заряду, називають стоком. Електрод, службовець для регулювання поперечного перетину каналу, називають затвором. Електропровідність каналу може бути як n-, так і p-типу. Тому по електропровідності каналу розрізняють польові транзистори з n-каналом і р-каналом. Всі полярності напруги зсуву, що подаються на електроди транзисторів з n-і з p-каналом, протилежні стоку, тобто струмом від зовнішнього щодо могутнього джерела живлення в ланцюзі навантаження, відбувається при зміні зворотної напруги на pn переході затвора (або на двох pn переходах одночасно). У зв'язку з малістю зворотних струмів потужність, необхідна для управління струмом стоку і споживана від джерела сигналу в ланцюзі затвора, виявляється нікчемно малою. Тому польовий транзистор може забезпечити посилення електромагнітних коливанні як по потужності, так і по струму і напрузі. Таким чином, польовий транзистор за принципом дії аналогічний вакуумному тріода. Витік в польовому транзисторі подібний катоду вакуумного тріода, затвор - сітці, стік - аноду. Але при цьому польовий транзистор істотно відрізняється від вакуумного тріода. По-перше, для роботи польового транзистора не вимагається підігріву катода. По-друге, будь-яку з функцій витоку і стоку може виконувати кожний з цих електродів. По-третє, польові транзистори можуть бути зроблені як з n-каналом, так і з p-каналом, що дозволяє вдало поєднувати ці два типи польових транзисторів у схемах. Від біполярного транзистора польовий транзистор відрізняється, по-перше, принципом дії: у біполярному транзисторі управління вихідним сигналом проводиться вхідним струмом, а в польовому транзисторі - вхідною напругою або електричним полем. По-друге, польові транзистори мають значно більші вхідні опору, що пов'язано із зворотним зсувом pn-переходу затвора в даному типі польових транзисторів. По-третє, польові транзистори можуть мати низьким рівнем шуму (особливо на низьких частотах), так як в польових транзисторах не використовується явище інжекції неосновних носіїв заряду і канал польового транзистора може бути відділений від поверхні напівпровідникового кристала. Процеси рекомбінації носіїв у pn переході і в базі біполярного транзистора, а також генераційно рекомбінаційні процеси на поверхні кристала напівпровідника супроводжуються виникненням низькочастотних шумів.
Рис. 2. Пристрій польового транзистора з ізольованим затвором.
Польовий транзистор з ізольованим затвором - це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу шаром діелектрика. У кристалі напівпровідника з відносно високим питомим опором, який називають підкладкою, створено дві сільнолегірованние області з протилежним щодо підкладки типом провідності. На ці області нанесені металеві електроди - витік і стік. Відстань між сильно легованими областями витоку і стоку може бути менше мікрона. Поверхня кристала напівпровідника між витоком і стоком покрита тонким шаром (близько 0,1 мкм) діелектрика. Так як вихідним напівпровідником для польових транзисторів звичайно є кремній, то в якості діелектрика використовується шар двоокису кремнію SiO 2, вирощений на поверхні кристала кремнію шляхом високотемпературного окислення. На шар діелектрика нанесений металевий електрод - затвор. Виходить структура, що складається з металу, діелектрика і напівпровідника. Тому польові транзистори з ізольованим затвором часто називають МДП-транзисторами.
Вхідний опір МДП-транзисторів може досягати 10 10... 10 14 Ом (у польових транзисторів з керуючим pn-Перехід 10 7... 10 9), що є перевагою при побудові високоточних пристроїв. Існують два різновиди МДП-транзисторів: з індукованим каналом та вмонтованим каналом. У МДП-транзисторах з індукованим каналом проводить канал між сільнолегірованнимі областями витоку і стоку відсутній і, отже, помітний струм стоку з'являється тільки при певній полярності і при певному значенні напруги на затворі щодо витоку, яке називають граничним напруженням ( U ЗІпор). У МДП-транзисторах з вбудованим каналом (рис. 2, б) у поверхні напівпровідника під затвором при нульовій напрузі на затворі щодо витоку існує інверсний шар - канал, який з'єднує витік із стоком. Зображені на рис. 2 структури польових транзисторів з ізольованим затвором мають підкладку з електропровідністю n-типу. Тому сільнолегірованние області під витоком і стоком, а також індукований і вбудований канал мають електропровідність p-типу. Якщо ж аналогічні транзистори створені на підкладці з електропровідністю p-типу, то канал у них буде мати електропровідність n-типу.
ТРАНЗИСТОРИ З ІНДУКТОВАНИМ КАНАЛОМ
При напрузі на затворі щодо витоку, рівному нулю, і при наявності напруги на стоці, - струм стоку виявляється нікчемно малою. Він являє собою зворотний струм pn переходу між підкладкою і сільнолегірованной областю стоку. При негативному потенціалі на затворі (для структури, показаної на рис. 2, а) в результаті проникнення електричного поля через діелектричний шар в напівпровідник при малих напругах на затворі (менших U ЗІпор) біля поверхні напівпровідника під затвором виникає збіднений основними носіями шар ефект поля і область об'ємного заряду, що складається з іонізованих нескомпенсованих домішкових атомів. При напругах на затворі, великих U ЗІпор, у поверхні напівпровідника під затвором виникає інверсний шар, який і є каналом, що з'єднує витік із стоком. Товщина і поперечний переріз каналу будуть змінюватися зі зміною напруги на затворі, відповідно змінюватиметься і струм стоку, тобто струм в ланцюзі навантаження і щодо потужного джерела живлення. Так відбувається управління струмом стоку в польовому транзисторі з ізольованим затвором і з індукованим каналом. У зв'язку з тим, що затвор відокремлений від підкладки діелектричним шаром, струм в ланцюзі затвора нікчемно малий, мала і потужність, споживана від джерела сигналу в ланцюзі затвора і необхідна для управління відносно великим струмом стоку. Таким чином, МДП-транзистор з індукованим каналом може виробляти посилення електромагнітних коливань по напрузі і по потужності. Принцип посилення потужності в МДП-транзисторах можна розглядати з точки зору передачі носіями заряду енергії постійного електричного поля (енергії джерела живлення в вихідний ланцюга) змінному електричному полю. У МДП-транзисторі до виникнення каналу майже вся напруга джерела живлення в ланцюзі стоку падало на напівпровіднику між витоком і стоком, створюючи відносно велику постійну складову напруженості електричного поля. Під дією напруги на затворі в напівпровіднику під затвором виникає канал, по якому від витоку до стоку рухаються носії заряду - дірки. Дірки, рухаючись у напрямку постійної складової електричного поля, розганяються цим полем і їх енергія збільшується за рахунок енергії джерела живлення, в ланцюзі стоку. Одночасно з виникненням каналу і появою в ньому рухомих носіїв заряду зменшується напруга на стоці, тобто миттєве значення змінної складової електричного поля в каналі направлено протилежно постійної складової. Тому дірки гальмуються змінним електричним полем, віддаючи йому частину своєї енергії.
3.3 Транзистори з індуктованим каналом.
Рис. 3. Вихідні статичні характеристики (a) і статичні характеристики передачі (b) МДП-транзистора з вбудованим каналом.
У даній схемі в якості нелінійного елемента використовується МДП транзистор з ізольованим затвором і індукованим каналом.
У зв'язку з наявністю вбудованого каналу в такому МДП-транзисторі при нульовій напрузі на затворі (див. рис. 2, б) поперечний переріз і провідність каналу змінюватимуться при зміні напруги на затворі як негативної, так і позитивної полярності. Таким чином, МДП-транзистор з вбудованим каналом може працювати в двох режимах: у режимі збагачення і в режимі збіднення каналу носіями заряду. Ця особливість МДП-транзисторів з вбудованим каналом відбивається і на зсуві вихідних статичних характеристик при зміні напруги на затворі і його полярності (рис. 3). Статичні характеристики передачі (рис. 3, b) виходять із точки на осі абсцис, відповідній напрузі відсічення U ЗІотс, тобто напрузі між затвором і витоком МДП-транзистора з вбудованим каналом, що працює в режимі збіднення, при якому струм стоку досягає заданого низького значення . Транзистори з керівним р-n переходом.Польовий транзистор з керівним p-n переходом - це польовий транзистор, затвор якого ізольований (тобто відокремлений в електричному відношенні) від каналу p-n переходом, зміщеним у зворотньому напрямку.Такий транзистор має два невипрямлювані контакти до області, по якій проходить керований струм основних носіїв заряду, і один або два керівних електронно-діркових переходи, зміщених у зворотному напрямку. При зміні зворотної напруги на p-n переході змінюється його товщина і, отже, товщина області, по якій проходить керований струм основних носіїв заряду. Область, товщина і поперечний переріз якої управляється зовнішньою напругою на керівному p-n переході і по якій проходить керований струм основних носіїв, називають каналом. Електрод, з якого в канал входять основні носії заряду, називають витоком або джерелом . Електрод, через який з каналу йдуть основні носії заряду, називають стоком . Електрод, який слугує для регулювання поперечного перетину каналу, називають затвором . Електропровідність каналу може бути як n-, так і p-типу. Тому по електропровідності каналу розрізняють польові транзистори з n-каналом і р-каналом. Всі полярності напруг зсуву, що подаються на електроди транзисторів з n-і з p-каналом, протилежні.Управління струмом стоку, тобто струмом від зовнішнього щодо потужного джерела живлення в колі навантаження, відбувається при зміні зворотної напруги на p-n переході затвора (або на двох p-n переходах одночасно). У зв'язку з малістю зворотних струмів потужність, необхідна для управління струмом стоку і споживана від джерела сигналу в колі затвора, виявляється мізерно малою. Тому польовий транзистор може забезпечити посилення електромагнітних коливань як по потужності, так і по струму і напрузі.Таким чином, польовий транзистор за принципом дії аналогічний вакуумного тріода. Витік у польовому транзисторі подібний катоду вакуумного тріода, затвор - сітці, стік - аноду. Але при цьому польовий транзистор істотно відрізняється від вакуумного тріода. По-перше, для роботи польового транзистора не потрібно підігріву катода. По-друге, будь-яку з функцій витоку і стоку може виконувати кожен з цих електродів. По-третє, польові транзистори можуть бути зроблені як з n-каналом, так і з p-каналом, що дозволяє вдало поєднувати ці два типи польових транзисторів в схемах.Від біполярного транзистора польовий транзистор відрізняється, по-перше, принципом дії: в біполярному транзисторі управління вихідним сигналом проводиться вхідним струмом, а в польовому транзисторі - вхідною напругою або електричним полем. По-друге, польові транзистори мають значно більший вхідний опір, що пов'язано із зворотним зсувом p-n-переходу затвора в розглянутому типі польових транзисторів. По-третє, польові транзистори можуть мати низький рівень шуму (особливо на низьких частотах), так як в польових транзисторах не використовується явище інжекції неосновних носіїв заряду і канал польового транзистора може бути відділений від поверхні напівпровідникового кристала. Процеси рекомбінації носіїв в p-n переході і в базі біполярного транзистора, а також генераційно-рекомбінаційні процеси на поверхні кристала напівпровідника супроводжуються виникненням низькочастотних шумів.Принцип дії такого польового транзистора розглянемо на прикладі рис. 4.2. Він являє собою монокристал напівпровідника n-типу провідності; за його торцях методом напилення сформовані електроди, а посередині, з двох сторін, створено дві області протилежного типу провідності і теж з електричними висновками від цих областей. Тоді на межі розділу областей з різним типом провідності виникне р-n-перехід. електричні висновки від торцевих поверхонь напівпровідника називають витоком (І) і стоком (С), а висновок від бічної поверхні протилежного типу провідності назвемо затвором (З).
Рис. 4.2. Спрощена структура польового транзистора з керуючим p-n-переходом.
Підключимо зовнішні джерела і так, щоб джерело - джерело вхідного сигналу зміщував р-n-перехід у зворотному напрямку, а в ланцюг джерела введемо опір навантаження . Під дією цього джерела напруги між торцевими поверхнями напівпровідника потече струм основних носіїв заряду. Утворюється так званий струмопровідний канал. Площа поперечного перерізу цього каналу, а, отже, і його опір залежить від ширини p-n-переходу. Змінюючи величину напруги джерела , міняємо зворотне напруга на p-n-переході, а, значить, і його ширину. При збільшенні цього напруги ширина p-n-переходу зростає, а поперечний переріз каналу між витоком і стоком зменшується. Можна підібрати таку величину напруги на затворі, при якому p-n-перехід повністю перекриє канал, і струм в ланцюзі навантаження припиниться. Цю напругу називають напругою відсічення. Таким чином, у ланцюгу потужного джерела протікає струм стоку , величина якого залежить від величини керуючого сигналу - напруги джерела і повторює всі зміни цього сигналу. Падіння напруги на опорі навантаження при протіканні струму є вихідним сигналом, потужність якого значно більше потужності, витраченої у вхідному ланцюзі. Принциповою відмінністю польового транзистора від біполярного є те, що джерело вхідного сигналу підключений до p-n-переходу в зворотному, замикаючому напрямку і, отже, вхідний опір тут дуже велике, а споживаний від джерела вхідного сигналу струм дуже маленький. В біполярному транзисторі керування відбувається вхідним струмом, а в польовому транзисторі - вхідною напругою. Слід зазначити, що оскільки потенціал від витоку до стоку зростає, то відповідно зростає і зворотне напруга на p-n-переході, а, отже, і його ширина. Так само, як і біполярні транзистори, польові транзистори можуть бути різних типів: у даному разі - польовий транзистор з каналом n-типу провідності і на принципових схемах він позначається символом, представленим на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Умовні позначення польового транзистора, що має канал n-типу (а) і p-типу (б).
Якщо канал має провідність р-типу, то його позначення таке ж, але стрілка затвора спрямована в протилежний бік (рис. 4.3, б).
Якщо польовий транзистор підсилює сигнал змінного струму, то в ланцюг затвора необхідно вводити зміщення у вигляді джерела ЕРС достатньої величини, щоб сумарна напруга на p-n-переході не змінювало свій знак на позитивний, так як p-n-перехід в такому польовому транзисторі завжди має бути зміщений у зворотному напрямку. Тоді електричне поле p-n-переходу,поперечне по відношенню до каналу, буде змінюватися в точній відповідності з зміною вхідного сигналу, розширюючи і звужуючи канал. У ланцюзі стоку з'являється змінна складова струму, яка і буде представляти собою посилений вхідний сигнал.
Висновки:
Польовий транзистор - це напівпровідниковий прилад, підсилювальні властивості якого обумовлені потоком основних носіїв заряду, що протікає через струмопровідний канал, і керованим електричним полем.
Польовий транзистор на відміну від біполярного іноді називають уніполярним, оскільки його робота заснована тільки на основних носіях заряду або електронів або дірок. Внаслідок цього в польовому транзисторі відсутні процеси накопичення і розсмоктування об'ємного заряду неосновних носіїв, що роблять помітний вплив на швидкодію біполярного транзистора.
Основним процесом переносу носіїв заряду, що створює струм польового транзистора, є дрейфу в електричному полі. Провідний шар, в якому створюється робочий струм польового транзистора називається струмопровідним каналом.
ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ
Із розробкою технології інтегральних схем польові транзистори майже витіснили біполярні транзистори з більшості галузей електроніки. Понад 100 млн транзисторів у процесорі комп'ютера, за допомогою якого можна прочитати цю сторінку Вікіпедії, є польовими транзисторами. Вони використовуються також у мікросхемах, які входять до складу більшості радіоелектронних приладів: мобільних телефонів, телевізорів, пральних машин, холодильників тощо.Значна частина вироблених зараз польових транзисторів входить до складу КМОП-структур, які будуються з польових транзисторів з каналами різного (p-і n- типу провідності і широко використовуються в цифрових і аналогових інтегральних схемах. За рахунок того, що польові транзистори управляються полем (величиною напруги прикладеного до затвора), а не струмом, що протікає через базу (як в біполярних транзисторах), польові транзистори споживають значно менше енергії, що особливо актуально в схемах чекають і стежать пристроїв, а також в схемах малого споживання і енергозбереження (реалізація сплячих режимів). Видатні приклади пристроїв, побудованих на польових транзисторах, - наручні кварцові годинники і пульт дистанційного керування для телевізора. За рахунок застосування КМОП-структур ці пристрої можуть працювати до декількох років, тому що практично не споживають енергії.
Грандіозними темпами розвиваються галузі застосування потужних польових транзисторів. Їх застосування в радіопередавальних пристроях дозволяє отримати підвищену чистоту спектра випромінюваних радіосигналів, зменшити рівень перешкод і підвищити надійність радіопередавачів. У силовій електроніці ключові потужні польові транзистори успішно замінюють і витісняють потужні біполярні транзистори. У силових перетворювачах вони дозволяють на 1-2 порядки підвищити частоту перетворення і різко зменшити габарити і масу енергетичних перетворювачів. У пристроях великої потужності використовуються біполярні транзистори з польовим управлінням успішно витісняють теристори. У підсилювачах потужності звукових частот вищого класу HiFi і HiEnd потужні польові транзистори успішно замінюють потужні електронні лампи, оскільки володіють малими нелінійними і динамічними спотвореннями.
ІСТОРІЯ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ
Вперше ідея використання ефекту поля (електричного) для модуляції провідності на поверхні напівпровідника була запропонована Лілієнфельдом в середині 20-х років. В другій половині 30-х років Вільям Шоклі спробував її реалізувати на поверхні германію, керівний електрод розділявся за допомогою слюдяної пластинки. Хоч ефект поля і підтвердився експериментально, проте до практичної реалізації справа так і не дійшла. І тільки в 1960 році, коли була розроблена технологія пасивації кремнію (Девон Канг та Мартін Аталла), з'явились перші МДН-транзистори. Модель роботи МДН-транзистора була вперше запропонована Са Ч.Т.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
Кобболд Р. Теория и применение полевых транзисторов. — Ленинград: Энергия, 1975. — 304 с.