Lauko tranzistoriai

1. Lauko tranzistoriai

Lauko tranzistoriai valdomi elektriniu lauku. Lauko tranzistoriuose išėjimo srovė teka kanalu, kuris gali būti N arba P tipo. Kadangi srovės srautas susideda iš vienos rūšies krūvininkų – elektronų N kanalo tipo tranzistoriuose ir skylių P kanalo tipo tranzistoriuose, lauko tranzistoriai priskiriami prie unipoliariųjų tranzistorių.

Lauko tranzistoriai skirstomi į valdančiosios PN sandūros lauko tranzistorius (sandūrinius) ir izoliuotosios užtūros, kitaip MDP (metalo, dielektriko ir puslaidininkio) arba MOP (metalo, oksido ir puslaidininkio), lauko tranzistorius. Valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriuose tarp valdymo elektrodo ir kanalo suformuota ir atvirkštine kryptimi įjungta PN sandūra. Izoliuotosios užtūros lauko tranzistoriuose tarp valdymo išvado ir kanalo suformuojamas labai plonas silicio dioksido sluoksnis. MOP lauko tranzistoriai gali būti skirstomi į indukuotojo ir pradinio kanalo tranzistorius. 1 paveiksle parodyti valdančiosios PN sandūros ir MOP lauko tranzistorių grafiniai schemų ženklai.

1 pav. Lauko tranzistorių grafiniai schemų ženklai: valdančiosios PN sandūros N kanalo (a), valdančiosios PN sandūros P kanalo (b), MOP su indukuotuoju N kanalu (c), MOP su indukuotuoju P kanalu (d), MOP su pradiniu N kanalu (e), MOP su pradiniu P kanalu (f)

Lauko tranzistorių išvadai ir jų žymenys: ištaka (S – Source) - tai elektrodas, iš kurio į kanalą injektuojami krūvininkai; santaka (D – Drain) – elektrodas, į kurį iš kanalo suteka krūvininkai; užtūra (G – Gate) – elektrodas, kurio elektriniu lauku valdoma kanalo varža.

Visiems lauko tranzistoriams būdinga labai maža įėjimo srovė, nes didelė įėjimo varža: užtūra izoliuota nuo kanalo arba su kanalu sudaroma atvirkštine kryptimi įjungta PN sandūra. Lauko tranzistoriai valdomi lauku arba potencialu, o dvikrūviai tranzistoriai valdomi srove. Ši lauko tranzistorių savybė yra svarbiausia savybė, skirianti juos nuo dvikrūvių tranzistorių ir leidžianti juos panaudoti ten, kur dvikrūviai tranzistoriai negali būti naudojami.

Lauko tranzistorių veikimas pagrįstas lauko efektu. Lauko efektu vadinamas krūvininkų tankio ir puslaidininkio paviršinio laidumo kitimas, kintant puslaidininkio paviršiui statmenam elektriniam laukui. Jei MDP struktūros puslaidininkis yra N tipo ir prie metalo prijungta teigiamo poliarumo įtampą o prie puslaidininkio – neigiamo poliarumo įtampą metalinis elektrodas įsikrauna teigiamai. Teigiamas metalinio elektrodo krūvis traukia neigiamus elektronus, todėl paviršiniame puslaidininkio sluoksnyje padidėja elektronų tankis, didėja to sluoksnio laidumas.

Pakeitus išorinės įtampos poliarumą metalinis elektrodas įsikrauna neigiamai. Neigiamas metalinio elektrodo krūvis stumia elektronus nuo puslaidininkio paviršiaus, paviršiniame puslaidininkio sluoksnyje sumažėja pagrindinių krūvininkų tankis ir susidaro nuskurdintasis sluoksnis. Neigiamas metalinio elektrodo krūvis traukia prie puslaidininkio paviršiaus skyles, skylių tankis didėja. Toliau kylant įtampai, pasiekiama slenkstinė įtampą kai elektronų ir skylių tankiai susilygina. Kai skylių tankis viršija elektronų tankį, puslaidininkio paviršiuje susidaro inversinis skylinio laidumo sluoksnis.