Принцип работы полевого и биполярного транзистора

МДП (МОП) (Металл-Диэлектрик (Окисел-SIO₂)-Проводник) – относятся к униполярным приборам (в отличие от биполярных) т.к. перенос тока осуществляется у них только одним типом носителей заряда – электронами и дырками. При этом осн. Механизм переноса зарядов – дрейф.

Сущ-ют 4 типа полевых транзисторов:

1. С индуцированным (наведенным) p-каналом.

2. Со встроенным p-каналом.

3. С индуцированным (наведенным) n-каналом.

4. Со встроенным n-каналом.

Принцип работы транзистора с наведенным каналом:

Прикладываем к затвору положительный потенциал. При этом дырки начинают отталкиваться от диэлектрика (диоксида кремния), оставляя за собой отрицательные ионы акцептора. Будет образовываться область пространственного заряда (ОПЗ). Под действием положительного потенциала в подзатворную область притягиваются электроны и при этом их концентрация будет постоянно расти. При определенном напряжении затвора (пороговом значении) их концентрация станет равной или чуть больше концентрации дырок в подзатворной олбласти. Т.о. возникает инверсный слой в позатворной области, который представляет собой канал между стоком и истоком. При увеличении напряжения на затворе больше порогового ширина канала будет увеличиваться (а сопротивление канала уменьшаться). (Теперь можно использовать подвижный заряд в канале) Если приложить при этом положительное напряжение к стоку, то ток потечет от истока к стоку, и его величина будет зависеть от напряжения на затворе. Фактически в приборе действует 2 электрич. поля: вертикальное (за счет разности потенциалов между затвором и подложкой) и горизонтальное (за счет разности потенциалов между стоком и истоком).

Т.о. изменяя потенциал на затворе мы можем менять ширину наведенного канала, т.е менять его сопротивление, а значит мы можем менять и величину тока через него.

В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. В n-p-n транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передает ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10 − 1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.