Lauko tranzistoriai

Dažniausiai naudojami N kanalo tipo valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriai, kadangi jie labiau tinka naudoti grandinėse su teigiama maitinimo įtampa. 2 paveiksle parodyta tokio tranzistoriaus struktūra. Kanalo sritis yra lygiagreti paviršiui, kanalo galuose prijungiami ištakos ir santakos išvadai. Šalia N laidumo kanalo suformuojama P laidumo sritis, prie kurios prijungiamas užtūros elektrodas. Tarp P laidumo užtūros srities ir N kanalo susiformuoja PN sandūra. 3 paveiksle parodyta supaprastinta valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriaus struktūra.

2 pav. Valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriaus struktūra

3 pav. Supaprastinta valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriaus struktūra

Tarkim, pradžioje užtūros elektrodo įtampa lygi nuliui. Jei prijungiama santakos ir ištakos įtampą kanalu teka santakos srovė. Dėl įtampos kritimo kanalo puslaidininkyje susiformuoja skirtinga įtampa tarp užtūros ir kanalo ties santaka ir tarp užtūros ir kanalo ties ištaka. Taip užtūros ir kanalo ties santaka gaunama didesnė atvirkštinė įtampą PN sandūra toje vietoje labiausiai įsiskverbia į kanalą. Toliau didinant santakos ir ištakos įtampą sandūra įsiskverbia į visą kanalo gylį – pasiekiama soties įtampos reikšmė. Iki šios įtampos santakos srovė tiesiškai priklauso nuo santakos ir ištakos įtampos. Kanalo užtvėrimas ties soties įtampa santakos srovės visiškai nenutraukią nes elektronai yra injektuojami į užtvarinį sluoksnį ir dėl įtampos kritimo siurbiami į santaką. Tranzistorius pereis į soties režimą: santakos srovė šiek tiek didės, didinant santakos ir ištakos įtampą.

Santakos srovės valdymas pasiekiamas prijungus neigiamo poliarumo užtūros ir ištakos įtampą. Šita įtampa padidina užtvarinio sluoksnio tarp užtūros ir kanalo storį. Kanalas plonėją o jo varža didėja. Kuo didesnė bus užtūros ir ištakos įtampą tuo mažesnė tekės santakos srovė. Užtūros ir ištakos įtampą kuriai esant PN sandūra visiškai užtveria kanalą ir tranzistorius užsidaro, vadinama atkirtos įtampa.

Kadangi santakos srovė valdoma atvirkštine kryptimi įjungta PN sandūrą valdančiosios PN sandūros lauko tranzistorių įėjimo varža yra didelė ir siekia 10⁸...10¹⁰ Ω. Todėl galima sakyti, kad tokio lauko tranzistoriaus išėjimo srovė valdoma įėjimo įtampa.

Valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriaus santakos srovės priklausomybės nuo įtampų nusakomos jo išėjimo (4 pav., a) ir perdavimo (4 pav., b) charakteristikomis.

4 pav. Valdančiosios PN sandūros lauko tranzistoriaus išėjimo (a) ir perdavimo (b) voltamperinės charakteristikos

Išėjimo charakteristikoje tranzistoriaus santakos srovė iki soties įtampos tiesiškai priklauso nuo santakos ir ištakos įtampos. Esant soties režimui, santakos srovė šiek tiek didėja, didinant santakos ir ištakos įtampą. Tranzistoriaus soties režimo santakos srovė priklauso nuo užtūros ir ištakos įtampos. Esant nulinei užtūros ir ištakos įtampai, tranzistoriumi teka didžiausia santakos srovė. Tranzistorius uždaromas padidinus užtūros ir ištakos įtampą iki atkiltos įtampos. Esant didelėms santakos ir ištakos įtampoms, užtūros ir santakos sritis elektriškai pramušama, santakos srovė pradeda staigiai didėti.