n_i =1.45·10¹⁶ (м^-3 )-концентрація електронів у власному н/п в умовах термодинамічної рівноваги;

V_s =10·10⁵ (м×с^-1 )-швидкість насичення;

Т_t =300(K)-кімнатна температура;

k=1.38·10^-23 (Дж×K^-1 )-константа Больцмана.

Вступ

Польові транзистори з керуючим р-n-переходом – уніполярні напівпровідникові прилади, принцип дії яких заснований на дрейфі основних носіїв заряду. Такі транзистори мають менший вхідний опір порівняно з МДН-транзисторами, однак він є набагато більшим від вхідного опору біполярного транзистора. Розрізняють польові транзистори з керуючим р-n-переходом як прилади з каналом р- або n-типу провідності.

Польові транзистори з керуючим р-n-переходом перш за все використовуються в підсилювальному режимі. Тут в багатьох випадках вони мають переваги над МДН-транзисторами. Зокрема вжливою перевагою польових транзисторів з керуючим р-n-переходом є малий рівень власних шумів і висока стабільність параметрів в часі. Причиною цих переваг є те, що канал в польових транзисторах з керуючим р-n-переходом відокремлений від поверхні р-n- переходом. На межі каналу й ОПЗ відсутні поверхневі дефекти, які зумовлюють як нестабільність параметрів, так і додаткові шуми в МДН-транзисторах. Такі транзистори відзначаються високою радіаційною стійкістю.

Рис. 1. Схематичне зображення польового транзистора з керуючим p - n - переходом

1) Принципові відмінності польових транзисторів від біполярних

Основною відмінністю польових транзисторів від біполярних є те що польові транзистори є уніполярними приладами,тобто в переносі заряду бере участь лише один вид носіїв, тому відсутні процеси інжекції і екстракції, що покращує їх частотні властивості.

В польвих транзисторах інформаційний сигнал (керуюча дія) задається у вигляді напруги або електричного поля, а в біполярних керування відбувається вхідним струмом.

Вхідний опір в уніполярних транзисторів значно більший, тому досягається високий коефіцієнт підсилення за струмом.

Вихідний опір великий, але має певне значення, який зумовлиний поверхневими втратами й модуляцією довжини каналу, а в біполярних транзисторах модуляція ширини бази – ефект Ірлі.

2) При фіксованій напрузі зміщення на затворі струм в каналі збільшується зі зростанням напруги на стоці доки при деякій порівняно невеликій напрузі U_c =U_{c нас} не відбувається насичення струму. На ВАХ необхідно розрізняти ділянку насичення та лінійну. Формули для визначення ВАХ у лінійній ділянці:

в ділянці насичення:

На лінійній ділянці стум стоку пропорційний до U_c , а у ділянці насичення стум стоку не залежить від напруги стоку. При підвищенні від‘ємної напруги зміщення на затворі U_з струм насичення і напруга, що відповідає початку насичення зменшуються. Це зумовлено зниженням початкової товщини провідного каналу, що, в свою чергу призводить до більшого початкового опору каналу транзистора. При значних напругах на стоці може виникнути пробій р⁺ -n-переходу затвора. Зворотня напруга на р⁺ -n-переході затвора змінюється вздовж каналу, досягаючи максимального значення в кінці каналу біля стоку і дорівнює сумі напруг на стоці і на затворі. Отже, пробій польового транзистора може відбуватися при різних напругах на стоці залежно від напруги на затворі. Оскільки польові транзистори виготовляють здебільшого на основі кремнію, пробій таких транзисторів, як правило, має лавинний характер.

Статичні характеристики передачі: І_с =f(U_з ) при U_c =const. Струм стоку буде максимальним при U_з =0. Якщо напруга на затворі досягає напруги відсікання, то канал повністю перекривається і струм у вхідному колі спадає практично до нуёля. При зміні напруги на стоці зміщенням передачі практично можна знехтувати у зв‘язку з малими змінами струму стоку.

Характеристика передачі Ic(Uз)/Uc=const

3) ВАХ нелінійна через те, що міняється механізм проходження носіїв через транзистор: дрейфовий в лінійній ділянці ВАХ, й переходить в екстракційний на ділянці насичення.

4)Розрахунок опору каналу :

;

g₀ =(0,95·10^-6 ×200·10^-6 × 1.6·10^-19 × 0.14 × 4·10²¹ ) / 12·10^-6 = 14,186·10^-3 (Ом ^-1 )

g₀ - провідність каналу

R_{. k 0} =1/14,186·10^-3 =70,49(Ом)

5) Підсилювальна характеристика транзистора:

Характеризується коєфіцієнтом підсилення за напругою відображає вплив напруги стоку і затвору на струм стоку і визначається відношенням приросту напруги стоку до напруги затвора :