Tranzystor polowy

1

Tranzystor polowy

Tranzystor polowy dużej mocy

Tranzystor polowy, tranzystor unipolarny, FET (ang. Field Effect Transistor) –

tranzystor, w którym sterowanie prądem odbywa się za pomocą pola elektrycznego.

Budowa

Uproszczona budowa tranzystora JFET. S- źródło, G - bramka, D -

dren, 1 - obszar zubożony, 2 - kanał

Zasadniczą częścią tranzystora polowego jest kryształ

odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z

dwiema elektrodami: źródłem (symbol S od ang.

source, odpowiednik emitera w tranzystorze

bipolarnym) i drenem (D, drain, odpowiednik

kolektora). Pomiędzy nimi tworzy się tzw. kanał,

którym płynie prąd. Wzdłuż kanału umieszczona jest

trzecia elektroda, zwana bramką (G, gate,

odpowiednik bazy). W tranzystorach epiplanarnych, jak

również w przypadku układów scalonych, w których wytwarza się wiele tranzystorów na wspólnym krysztale,

wykorzystuje się jeszcze czwartą elektrodę, tzw. podłoże (B, bulk albo body), służącą do odpowiedniej polaryzacji

podłoża.

Działanie

Tranzystor polowy

2

Symbol tranzystora polowego MOSFET z kanałem N

Przyłożone do bramki napięcie wywołuje w krysztale dodatkowe

pole elektryczne, które wpływa na rozkład nośników prądu w

kanale. Skutkiem tego jest zmiana efektywnego przekroju kanału,

co objawia się jako zmiana oporu dren-źródło.

W tranzystorach MOSFET z kanałem wzbogacanym gdy napięcie

U

GS

między bramką G a źródłem S jest równe zeru, rezystancja

kanału jest bardzo duża (rzędu megaomów). Mówi się wówczas,

że kanał jest zatkany, ponieważ prąd dren-źródło I

D

praktycznie

nie płynie. Po przekroczeniu pewnej wartości napięcia U

GS

kanał

zaczyna się stopniowo otwierać i w obwodzie dren-źródło może

płynąć prąd. Rezystancja między drenem D a źródłem S zmniejsza

się ze wzrostem napięcia U

GS

, ale nie do zera, tylko do pewnej

minimalnej wartości oznaczanej w katalogach jako R

DSon

.

Wartość tej rezystancji zależy od maksymalnego napięcia U

DS

jakie jest w stanie wytrzymać tranzystor i wynosi od 0,07 Ω do

4,0 Ω. Generalnie tranzystory przeznaczone do pracy z

mniejszymi napięciami mają niższą rezystancję R

DSon[1]

. Straty mocy w przewodzącym tranzystorze są

proporcjonalne do prądu płynącego przez kanał zgodnie ze wzorem:

Gdy prąd płynący przez kanał osiągnie wartość maksymalną dla danego napięcia dren-źródło, mówi się, że kanał jest

otwarty.

W zależności od typu półprzewodnika, w którym tworzony jest kanał, rozróżnia się:

• tranzystory z kanałem typu p, w którym prąd płynie od źródła do drenu

• tranzystory z kanałem typu n, w którym prąd płynie od drenu do źródła

Ze względu na budowę i sposób działania tranzystorów polowych, prąd bramki praktycznie nie płynie (jest rzędu

mikro-, nanoamperów), dzięki temu elementy te charakteryzują się bardzo dużą rezystancją wejściową oraz dużą

transkonduktancją.

Tranzystor polowy

3

Typy tranzystorów polowych

Odpowiednio do zasady działania rozróżnia się dwa główne typy tranzystorów polowych: złączowe (JFET, Junction

FET) oraz z izolowaną bramką (IGFET, ang. Insulated Gate FET).

Tranzystory polowe złączowe

W tranzystorach tego typu bramka jest odizolowana od obszaru kanału złączem spolaryzowanym zaporowo. Ze

względu na rodzaj złącza bramka-kanał rozróżnia się:

• tranzystory ze złączem p-n (PNFET);

• tranzystory ze złączem metal-półprzewodnik (MEtal-Semiconductor FET, MESFET).

Tranzystory polowe z izolowaną bramką

W tranzystorach tego typu bramka jest odizolowana od kanału warstwą dielektryka.

Tranzystory te posiadają przynajmniej trzy elektrody: źródło (S), bramkę (G) i dren (D), często mają również

czwartą elektrodę: podłoże (B). Wykonuje się je głównie w układach scalonych, rzadziej natomiast jako elementy

dyskretne – są to głównie tranzystory mocy, np. pracujące jako szybkie przełączniki w zasilaczach impulsowych. W

przypadku konstrukcji układów scalonych CMOS może istnieć więcej niż jedna bramka, co występuje także w

niektórych elementach dyskretnych, np. tranzystorze typu BF966.

Ze względu na technologię wykonania rozróżnia się tranzystory:

• MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET) wykonane z półprzewodnika monokrystalicznego; ponieważ tutaj

najczęściej rolę izolatora pełni ditlenek krzemu SiO

2

(ang. oxide), toteż tranzystory te częściej nazywa się

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET, MOSFET) lub krócej MOS. Dodatkowo tranzystory MOS dzieli się

na:

• tranzystory z kanałem zubożanym, w których przy braku napięcia bramka-źródło kanał jest otwarty;

• tranzystory z kanałem wzbogacanym, w których przy braku napięcia bramka-źródło kanał jest całkowicie

zatkany.

• TFT (Thin Film Transistor) wykonane z półprzewodnika polikrystalicznego. Ponieważ tranzystory tego typu są

wytwarzane w taki sam sposób, jak układy scalone cienkowarstwowe, toteż nazywane są tranzystorami

cienkowarstwowymi.

Tranzystor polowy

4

Zobacz też

• CMOS

• ISFET

• IGBT

• alkatron

• Model MASTAR tranzystora MOS

Przypisy

[1] Piotr Górecki. Aplikacje wzmacniaczy operacyjnych - część 2. „Elektronika dla Wszystkich”, ss. 11 (marzec 1996).

Źródła i autorzy artykułu

5

Źródła i autorzy artykułu

Tranzystor polowy  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?oldid=21432263  Autorzy: Beno, Birczanin, CLI, Chrumps, CiaPan, Darekm, Harkonnen2, Madcap, Makawity, MonteChristof,
Mpfiz, RJB1, Saper, Spike78, St.Mons, Stefaniak, Stepa, Stok, Ullapool, Wojciech mula, 5 anonimowych edycji

Źródła, licencje i autorzy grafik

Plik:P45N02LD.jpg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:P45N02LD.jpg  Licencja: GNU Free Documentation License  Autorzy: User:Audriusa

Plik:JFET Transistor.svg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:JFET_Transistor.svg  Licencja: Public Domain  Autorzy: User:Harkonnen2

Plik:MOSFET N Channel symbol.svg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:MOSFET_N_Channel_symbol.svg  Licencja: Public Domain  Autorzy: User:Adam.kliczek

Plik:klasyfikacja tranzystorow unipolarnych.svg  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Klasyfikacja_tranzystorow_unipolarnych.svg  Licencja: Creative Commons
Attribution-Sharealike 2.5  Autorzy: Original uploader was Wojciech mula at pl.wikipedia

Licencja

Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http:/

/

creativecommons.

org/

licenses/

by-sa/

3.

0/