Mikroelektronické praktikum - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Mikroelektronické praktikum 83Čím se unipolární tranzistory liší od bipolárních? Jak již bylo uvedeno výstupní proudse řídí výhradně elektrickým polem (bez proudu) na vstupní elektrodě. To znamená zcelaodlišnou činnost uvnitř tranzistoru. S tím dále souvisí vstupní odpor, který u tranzistorů FETje o několik řádků vyšší v porovnání s bipolárními tranzistory. Připomeňme si, že ubipolárního tranzistoru malý vstupní odpor zaviňuje přechod báze-emitor. Ten musí býtpólován v propustném směru, a proto má malý odpor.Tranzistor FET si můžeme představit také jako polovodičový rezistor, třebaženelineární, na rozdíl od obyčejného rezistoru.Stejně jako rezistor, i FET je-li zařazen doobvodu, ovlivňuje průchod proudu. Jeho vodivost řídíme změnou elektrického pole. Prozajímavost: Není-li řídicí elektroda G připojena k obvodu, tzn. je-li "ve vzduchu“, paktranzistor FET reaguje i na přiblížení ruky - mění se propustnost kanálu. V aplikacích protomusí být vždy řídicí elektroda spojena vodivou cestou se zemí (odpor bývá řádu MΩ).Existují dva principiální typy unipolárního tranzistoru, které označujeme JFET a MOSFET, jejich činnost probereme odděleně.5.4.1 Tranzistor FET s přechodovým hradlem (JFET)Schématickou značku tranzistoru JFET vidíme na Obr. 5.51. Rozlišujeme tři elektrody:vstupní elektrodu G, dále kolektor a emitor. V cizí literatuře poznáte i jiná značení elektrod:vstupní elektroda se značí stejně, tedy G, z anglického slova gate (čti gejt). Můžeme přeložitjako brána nebo hradlo, což odpovídá funkci této elektrody. Místo emitoru se používá symbolS (od slova source = zdroj), místo kolektoru symbol D (od slova drain = odtok). Schématickéznačky (Obr. 5.51) obou existujících typů tranzistorů JFET se od sebe liší šipkou u vstupníelektrody. J-FET s kanálem typu N je na Obr. 5.51a, s kanálem typu P na Obr. 5.51b.Obr. 5.51: Schématická značkatranzistoru J-FET: a) s kanálem N, b)s kanálem PObr. 5.52: Zjednodušená představa a uspořádánítranzistoru J-FET. Proud nosičů postupuje odelektrody S k elektrodě D. Elektrické pole vstupníelektrody G ovlivňuje průchodnost kanáluZjednodušenou představu o činnosti dává Obr. 5.52. V polovodičovém materiálu sevytváří kanál z kladných (P-JFET) nebo záporných (N-JFET) nosičů náboje. Proud postupujeod elektrody S k elektrodě D. Do kanálu zasahuje elektrické pole vstupní elektrody G, a to zobou stran. Tím se zvětšuje nebo zmenšuje šířka kanálu, zvětšuje se nebo zmenšuje velikostprocházejícího proudu.Polovodičový přechod mezi kanálem a hradlem je v pracovním bodě vždy polarizován vzávěrném směru (vnějším napětím). Proto má velký vstupní odpor. Šířka kanálu je řízenazměnami velikosti oblasti prostorového náboje PN přechodu (nebo přechodu kov-polovodič)mezi hradlem a polovodičovým materiálem. Proto proud procházející kolektorem se zmenšujes rostoucím napětím U GE , tzn. s napětím přivedeným na vstup. Zužuje se tím kanál, kterýmprocházejí nosiče náboje. Platí to ovšem i obráceně. Dále musíme vzít na vědomí, žetranzistorem JFET prochází proud i tehdy, když na řídicí elektrodě je nulové napětí.