Электроника және микроэлектроника негіздері пәнінен "Өрісті транзисторларды зерттеу" тақырыбына

Тақырыбы: Өрісті транзисторларды зерттеу
Өрісті транзистор электр өрісімен (токсыз) басқарылады. Кіріс кедергісі өте
жоғары болғандықтан сигнал көзінен ток пен қуат жұмсамайды. Өрісті
транзистордың екі түрі бар: р-n - ауысулы өрісті транзистор және оқшауланған
(изоляцияланған) тиекті өрісті транзистор. Соңғы транзистор индукцияланған
және қондырылған каналды болып тағы екіге бөлінеді де, құрылысына сәйкес
МДЖ (металл-диэлектрик-жартылай өткізгіш) транзистор деп те аталады.

а) ә) б) в)
Сурет 1 - Өрісті транзисторлардың схемалық шартты белгілері: а) р-n -
ауысулы n-каналды; ә) р-n - ауысулы р-каналды; б) оқшауланған тиекті
индукцияланған р-каналды; в) оқшауланған тиекті индукцияланған n-каналды.
р-n ауысулы өрісті транзистор. Транзистордың бұл түрі бір ғана р-
n ауысуынан турады. р-n ауысулы өрісті транзистордың қарапайым құрылысы
2,а-суретте келтірілген: негізгі n кремний кристалын екі жағынан р аймағы,
яғни тиек (Т) (затвор) қапсыра қоршап тұр. Олардың ортасында орналасқан n
аймағы канал деп аталады да, оның тізбегі жалғанған екі шетінің бірі-бастау (Б)
(исток), екіншісі құйма (Қ) (сток) деп аталып, тоқтың шығу және жиналу
көздерін көрсетеді. р-n ауысулы өртістік транзистордың жұмыс істеу принципі
мынадай. Тиекке теріс кернеу беретін болсақ (2, ә-сурет), онда кәдімгі р-
n ауысуының кері қосылуындағыдай (р-n ауысуы) оның ені арта түседі. Ауысу
ішінде жылжымалы заряд бөлшектерінің болмайтындығын ескере отырып, оны
диэлектрикке балауға болады. Онда осы диэлектрик аймағы каналдың енін екі
жағынан қусыра қыса түсіп, оның ток өткізу қабілетін азайтып, басқаша
айтқанда, оның кедергісін арттырады. Сонымен біз тиек кернеуінің арқасында
канал енін өзгерте отырып, бастаудан құймаға ағатын ток күшінің шамасын
реттеуімізге, басқаруымызға болады. Транзистордың басқару принципінің мәні
осында.

Сурет 2 - р-n-ауысулы өрісті транзисторының жұмыс істеу принципі
Құймадан ток алу үшін оған қандай бағытта кернеу түсіруіміз керек?
Каналымыз n-текті болып, оның жылжымалы заряд тасушылары электрондар
болса, оған әріне оң полюсті кернеу беруіміз керек.
Егер тиекте (бастаумен салыстырғанда) кернеу жоқ деп есептесек, онда
түсірілген құйма кернеуінің арқасында р-n - ауысуы тағы да кері қосылады да,
оның енінің өзгеруі негізінен қуйма тұсынан өтеді. Бұл жағдай 2, б-суретте

көрсетілген. Сонымен, тиек пен құйма кернеулерінің көмегімен канал енін
өзгерте отырып, керегімізше қуйма тогының шамасын реттеуге, басқаруымызға
қолымыз жетеді. р-n - ауысудың шекарасының айналасында негізгі заряд
тасушыларды өткізбейтін қабаттың пайда болуы, бізге жалпы физика курсынан
белгілі. Өткізгіштің меншікті кедергісі бұл қабатта өте жоғары. Кері бағытқа
сәйкес келетін өрістік р-n - ауысуға кернеу беретін болсақ, онда жабық
қабаттың қалыңдағы көбейе түседі. Қаншалықты р-n - ауысуна кернеу көп
берілетін болса, соншалықты өткізбейтін қабаттың қалыңдығы үлкейе түседі.
Өрістік транзистордың бір ерекшелігі: құйма тізбегіндегі ток тиек пен бастау
арасындағы кернеумен басқарылады, яғни р-n - ауысуында пайда болатын
электр өрісі арқылы. Осы себептен мұндай транзистордың түрі өрістік
транзистор деген атқа ие болған. Соңғы кездерде оңашаланған
(изоляцияланған) тиегі бар өрістік транзисторлар кеңінен қолданылуға ие
болды. Мұндай транзисторларда затвор металдан жасалынады және жартылай
өткізгіштен диэлектриктің жұқа қабаты арқылы изоляцияланады.
Диэлектриктің қызметін кремний оксиді атқарады.
Далалық транзисторлардың негізгі артықшылығы – кіріс тізбегінің жоғары
кедергісі (1 —104 МОм), бұл оларды төмен қуатты көзден басқаруды
жеңілдетеді.
Негізгі кемшілігі – ағын мен бастаудың арасындағы кернеудің салыстырмалы
түрде рұқсат етілген төмен мәндері (бірнеше жүз вольтқа дейін).

Бақылыау сұрақтары:
1. Өрісті транзисторлардың схемалық шартты белгілері
2. Өрісті транзисторының жұмыс істеу принципі
3. Далалық транзисторлардың негізгі артықшылығы мен кемшілігі