From Wikipedia, the free encyclopedia
Полевият транзистор е транзистор, при който електрическата проводимост на активната област между 2 електрода или т.нар. „канал“, създаден целенасочено в полупроводников материал, се контролира от електрическо поле, създавано от трети електрод. Понякога полевите транзистори се наричат униполярни, защото за разлика от биполярните транзистори липсва инжекция на токоносители и електронният ток се определя или само от електрони или само от дупки. Електрическите характеристики на полевите транзистори са близки до тези на електронните лампи тип пентод. В началото на електрическата характеристика има и една част в която поведението е като триодна лампа, но тя се ползва по-рядко (обикновено в измерителни прибори). Тъй като обикновено имат голямо входно съпротивление, полевите транзистори могат да се използват и като резистори, управлявани по напрежение. Минималното съпротивление на наситен транзистор е от порядъка на 0,1 Ω и по-малко.
За изводите (електродите) на полевите транзистори се използват чуждите наименования сорс, гейт и дрейн (от англ. source, gate и drain), а в руската техническа литература съответно исток, затвор и сток. При МОП-транзисторите съществува и четвърти елемент, подложка, прилежащ до канала, но рядко се споменава защото почти винаги е свързан към сорса. Чрез прилагане на напрежение между гейта и подложката или между гейта и канала (сорса) се управлява проводимостта между сорса и дрейна. За разлика от биполярните транзистори, токът протичащ в управляващата верига е пренебрежимо малък и управлението се извършва само по напрежение.
За изработване на полевите транзистори се използват стандартните технологични процеси на обработка на полупроводници, като в носещата монокристална полупроводникова пластина се създава специална зона или проводящ канал. Каналът на полевия транзистор е или легиран (обогатен) с електрони, за да се получи полупроводник с n-тип проводимост, или е обеднен на електрони, за да се получи полупроводник с p-тип проводимост. Заобикалящата го област е с противоположния тип проводимост, а между двете възниква P-N преход.
При промяна на основните конструктивни показатели могат да се разглеждат различни видове полеви транзистори:
Най-общо принципът на действие се базира на това, че при прилагането на напрежение към гейта се променя сечението на проводящия канал. При полеви транзистор с проводящ канал от n-тип в случай на подаване на отрицателно напрежение на гейта проводящият канал се стеснява, а може и да се затвори напълно (транзисторът се запушва). Обратно, подаването на положително напрежение на гейта привлича електрони към него и оформя проводящ (индуциран) канал. Транзисторът се отпушва и протича слаб ток. При малки напрежения е възможно чрез промяна на напрежението на гейта да се регулира проводимостта на канала. В този режим полевият транзистор действа като резистор. Ако обаче между сорса и дрейна се приложи по-голяма потенциална разлика, каналът започва да се затваря и се казва, че полевият транзистор се насища. При по-нататъшно нарастване на напрежението пропорционално се увеличава съпротивлението на канала, а токът остава постоянен и се определя от напрежението на гейта. В този режим полевият транзистор вместо като резистор работи като генератор на постоянен ток и може да бъде използван за усилвател.
В цифровите електронни схеми полевият транзистор се използва почти изключително като обикновен вентил с две състояния – отпушено и запушено.
Работите на австро-унгарския учен от еврейски произход Юлиус Лилиенфелд и първите му патенти като професор в Лайпцигския университет са първите документирани идеи за уреди с използване на ефекта на електрическо поле. След емиграцията си в САЩ през 1926 г. той продължава да работи по проблема и получава редица патенти.
През 1940-те години работата на Уилям Шокли по управляем резистор изпитва затруднения, и в опита си да анализират причините за неуспеха му, Уолтър Братейн и Джон Бардийн създават контактния биполярен транзистор, чието официално обявяване е през 1947 г. По-късно Шокли модифицира биполярния транзистор до днешния му вид с p-n преходи, за което тримата през 1956 г. са удостоени с Нобелова награда по физика. Адвокатите на Бел Лабс попълват четири заявки за патент, но съгласно техните очаквания идеите за полеви транзистор са отхвърлени като неоригинални въз основа патентите на Лилиенфелд, и патенти са издадени само за контактния и транзистора с преходи.
Шокли продължава работата по създаване на реално работещ полеви транзистор заедно с Пиърсън.
Най-голямо приложение намират MOS полевите транзистори. Всъщност технологията им е в основата на модерната планарна технология на производство на интегрални схеми. При нея комплементарни двойки MOS-транзистори (с n-тип проводимост и p-тип проводимост) образуват логически вериги.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.