ELEKTRONIČKI ELEMENTI Repetitorij s ... - Student Info

691.4 2.6 UNIPOLARNI TRANZISTORPokušaji da se pomoću vanjskog električnog polja upravlja prolaz struje kroz poluvodiče i na tajnačin postigne efekt pojačanja, starijeg su datuma od bipolarnih tranzistora. Ti pokušaji datiraju iz1934. kada je Heil došao na ideju da pomoću vanjskog polja okomitog na površinu nekogpoluvodiča (telur, vanadijev-pentoksid, kadmijev sulfid) upravlja iznosom struje kroz poluvodič.Osnovna ideja tog tranzistora zasniva se na zakonima elektrodinamike, tj. na Gaussovom zakonu:rrdivD= divε 0⋅εr⋅ E = σ .Vektor jakosti električnog polja u izolatorskom materijalu između pločica kondenzatora je Ē,relativna dielektrična konstanta tog materijala je ε r , dok je gustoća induciranog površinskog nabojau poluvodiču σ (As/m 2 ). Krajem četrdesetih godina prošlog stoljeća Shockley, Pearson i Bardeen sunastavili s pokusima s germanijskim poluvodičkim materijalom ali su nailazili na poteškoće u vezi spovršinom. Da bi izbjegao ove poteškoće Shockley je 1952. godine dao ideju i razradio osnovnuteoriju tranzistora s efektom polja, spojni tranzistor s efektom polja, JFET (junction field-effecttransistor).Općenito, postoje dva tipa FET-a:1. JFET – spojni tranzistor s efektom polja,2. MOSFET – tranzistor s efektom polja s izoliranim vratima (Metal-Oxide-Semiconductorfield-effect transistor).2.6.1 JFETUnipolarni tranzistor je aktivni poluvodički elektronički element s tri elektrode kod kojeg u vođenjustruje sudjeluju samo većinski nositelji naboja (ili samo elektroni ili samo šupljine), a protjecanjemte struje upravlja se promjenom vanjskog napona. Posljedica priključivanja tog napona napoluvodič je postojanje poprečnog električnog polja koje utječe na vodljivost poluvodiča, pa se uznaziv unipolarni tranzistor obično upotrebljava i naziv tranzistor s efektom polja ili kraće FET(Field Effect Transistor). Za razliku od bipolarnog tranzistora kod FET-a nositelji naboja koji činestruju ne prelaze preko odgovarajuće polariziranih pn spojeva među pojedinim elektrodama većteku kroz dio poluvodiča koji se naziva kanal. Ovisno o tome koji se tip nositelja naboja nalazi ukanalu, unipolarni tranzistori mogu biti p-kanalni ili n-kanalni.Bipolarni tranzistori su strujno upravljani elementi i s njima je moguće ostvariti veće naponskopojačanje, te također imaju linearnije područje rada, međutim postoje mnoge prednosti FET-ova upraktičnoj primjeni: FET je naponski upravljan elektronički element, posjeduje vrlo veliku ulaznu, a nisku izlaznu impedanciju, ima veoma malu potrošnju, zbog toga što se kontrola protoka struje kroz kanal vrši samomijenjanjem potencijala upravljačke elektrode FET-a i u tu svrhu ne troši se gotovo nikakvasnaga sve dok su pn spojevi nepropusno polarizirani (u tom slučaju gotovo ne teče strujaupravljačke elektrode I G , u stvari teče struja reda veličine nA), generira relativno mali šum, temperaturno je stabilniji od bipolarnog tranzistora.Na slici 2.6.1 prikazan je presjek kroz simetrični n-kanalni spojni FET s označenim elektrodama:uvod S (source), odvod D (drain) i vrata ili upravljačka elektroda G (gate). JFET prikazan na slici2.6.1 dobiven je tako da je na podlogu od n-tipa poluvodiča difuzijom na dvije suprotne ploheumetnut p-tip poluvodiča s izrazito velikom koncentracijom šupljina, p + područje. Na taj načinostvarena su dva pn spoja i oni se nepropusno polariziraju naponom U GS . Na krajevima podloge n-tipa nanesene su dvije metalne elektrode označene sa S i D, a između njih je priključen napon U DS .