Каковы структура и принцип действия полевого транзистора с р-n переходом?

Упрощенная конструкция униполярного транзистора с управляющим переходом показана на рис. 4.21. Канал n-типа охватывается кольцевой областью затвора p-типа, в результате чего между затвором и каналом образуется р-n переход. По обеим противоположным сторонам канала расположены металлические электроды истока и стока.

Рис. 4.21. Физическая структура полевого транзистора с р-n переходом (а) и его условное графическое изображение (б):

_{1 — исток (И); 2 — затвор p-типа (3); 3 — сток (С); 4 — канал n-типа}

Обычно транзистор работает с переходами, смещенными в обратном направлении. Это означает, что для конструкции, представленной на рисунке, напряжение U_з должно быть отрицательным относительно напряжений U_и и U_с. Основные носители зарядов обычно протекают от истока к стоку, поэтому напряжение U_с должно быть больше напряжения U_и. Например, U_зи = —1 В, U_си = +10 В. В канале под затвором возникает запирающий слой (рис. 4.22) р-n перехода, уменьшающий ширину канала, т. е. увеличивающий его сопротивление. Протекающий через канал ток стока зависит от площади поперечного сечения канала, не занятой запирающим слоем. Обычно затвор смещен в обратном направлении и запирающий слой расширяется (т. е. уменьшается ширина канала), если затвор становится более отрицательным. Ток стока убывает и в конце концов при напряжении затвора, когда запирающий слой захватывает весь канал, протекание тока от истока к стоку прекращается. Такое напряжение затвора называют напряжением отсечки и обозначают через U_отс (например, U_отс = —3 В).

Рис. 4.22. Запирающий слой в канале полевого транзистора с p-n переходом:

_{1 — канал; 2 — запирающие слои пространственного заряда}