ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР С УПРАВЛЯЮЩИМ p-n-ПЕРЕХОДОМ (ПТУП)

ПТУП относится к классу полевых транзисторов, поскольку в основу его работы положен эффект изменения толщины p-n-перехода за счет изменения его внутреннего электрического поля внешним обратным напряжением. При нулевом напряжении на p-n-переходе канал транзистора, расположеный между контактами истока (source) и стока (drain), не перекрыт высокомной областью перехода и обладает наибольшей проводимостью. Если на p-n-переход подать обратное напряжение (между затвором (gate) и истоком), то переход расширится в область канала, канал станет более узким и проводимость его снизится. Таким образом, изменяя наряжение на затворе, можно управлять проводимостью канала транзистора.

Для того чтобы управлять с помощью ПТУП током нагрузки в цепь "исток - сток - нагрузка" необходимо включить источник напряжения. Следует заметить, что наличие напряжения на стоке приведет к искажению формы перехода и, соответственно, канала: область перехода вблизи стока будет расширена сильнее, чем вблизи истока. Это обусловлено тем, что вблизи стока к переходу приложено не только напряжение затвора, но и напряжение, падающее на самом канале. Поэтому вблизи стока переход расширится в большей степени, чем вблизи истока. В результате, при увеличении напряжения на стоке ток стока будет возрастать, но не линейно: ток будет самоограничиваться, достигая насыщения. Именно область напряжений стока на выходной ВАХ ПТУП, где ток стока достиг насыщения, является предпочтительной для положения рабочей точки и обеспечения усиления сигнала без нелинейных искажений. В таком режиме изменение напряжения на затворе будет приводить к синхронным (но противофазным! ) изменениям тока стока и, следовательно, тока нагрузки).

Учитывая, что входной ток (ток затвора) ничтожно мал, т.к. переход смещен обратно, то коэффициент усиления ПТУП по току значительно выше единицы. Коэффициент усиления по напряжению может быть рассчитан из анализа проходной характеристики. Методику расчета этого коэффициента, а также другие тонкости работы и применения ПТУП можно прочитать в приведенной ниже литературе.

На рис. справа представлена интерактивная численная модель ПТУП, позволяющая построить и проанализировать выходную ВАХ и форму канала при разных напряжениях на затворе и стоке транзистора.

Литература

  1. Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы.-М.: Высшая школа, 1973.