Felépítés, működési elv:
1. Záróréteges térvezérlésű tranzisztor (JFET): a JFET csatornáját a félvezető térfogatában két záróirányban polarizált PN-átmenet határolja. Ezt a fajta tranzisztort N és P csatornás változatban készítik. A csatorna két végére fémezéssel kapcsolt elektródák a D drain és az S source. A vezérlőelektróda a G gate. A JFET tranzisztor szerkezetét egy nagyon vékony gyengén szennyezett réteg alkotja, amely két erősen szennyezett, a csatornával ellentétes szennyezettségű félvezető réteg között helyezkedik el.
Ha a csatorna két elektródájára feszültséget kapcsolunk (UDS) és a gate elektróda feszültsége (UGS) nulla, a két PN-átmenet záró irányú polarizálást kap. Az N-típusú csatornában a D drain elektródától az S source elektróda felé áramló elektronok árama UGS=0 feszültségnél a legnagyobb, mivel ebben az esetben a csatorna szélessége maximális. Ezen tulajdonsága miatt, a záróréteges térvezérlésű tranzisztorokat önvezetőknek is nevezzük.
Minél nagyobb a zárófeszültség annál kisebb a vezetőréteg keresztmetszete, tehát az ellenállása is. A csatorna-ellenállás növekedése a csatornán folyó ID áram csökkenését eredményezi. A záróréteg szélessége az UGS feszültség segítségével vezérelhető. A szükséges vezérlőteljesítmény minimális értékű, mivel a kisebbségi töltéshordozók mozgásának eredményeképpen egy elhanyagolható nagyságú záróirányú áram folyik. Az UGS feszültségnek a vezérelhetőség biztosítása miatt N csatornás JFET esetén negatívnak, míg P csatornás eszköz esetén pozitívnak kell lennie. Az UDS feszültség N csatornás JFET esetén pozitív, P csatornás esetén negatív.
2. Növekményes (önzáró) típusú MOSFET: a tranzisztor aktív része egy P-típusú, gyengén szennyezett Si alapkristályból áll, amelyet szubsztrátnak neveznek. Az alapkristályban kér erősen szennyezett N-típusú vezető szigetet alakítanak ki, amelyek csatlakozással ellátva a tranzisztor S source- és D drain-elektródáját alkotják. A kristály külső felületén termikus oxidációval nagyon jó szigetelő tulajdonsággal rendelkező szilícium-dioxid fedőréteget növesztenek, amelyen az S és D csatlakozások számára ablakot hagynak. A szigetelő rétegre vékony fémréteget visznek fel, ez lesz a gate vezérlőelektróda, amely ily módon elszigetelődik a kristálytól.
Ha a gate elektróda szabadon van, bármilyen polaritású feszültséget kapcsolunk a drain és a source közé, a tranzisztor zárva marad, azaz nem fog áram folyni a két kivezetés között. A gate-elektródára pozitív feszültséget kapcsolva a source-hoz képest a szubsztrátban elektromos tér keletkezik. A külső elektromos tért hatására a szubsztrátban található elektronok közvetlenül a SiO2 szigetelőréteghez vándorolnak, és az S és D elektróda között egy N-típusú vezetőcsatornát alkotnak. Az ID drain áram megindul. A csatorna vezetőképessége az UGS feszültséggel szabályozható.
A MOSFET tranzisztornak az a jellegzetessége, hogy UGS=0 feszültségnél le van zárva, ezért nevezik önzáró tranzisztornak. A növekményes elnevezés arra utal, hogy a csatorna elektrondúsulás révén keletkezik.
3. Kiürítéses (önvezető) típusú MOSFET: ha az SiO2 szigetelőréteg alatti szubsztrátban gyenge N-típusú szennyezést valósítanak meg, akkor vezetőképes összekötés lép fel az S és D között anélkül, hogy a gate-elektródára feszültséget kapcsolnánk. Az ilyen felépítésű tranzisztort önvezető MOSFET-nek nevezik.
Az önvezető MOSFET esetén ID≠0, ha UGS=0. Vezérlése mind pozitív, mind negatív gate-feszültséggel lehetséges. Két üzemmódban működhet:
- Dúsításos üzemmód (UGS>0): a pozitív gate-feszültség a csatorna elektronokkal való feldúsulásához és nagyobb vezetőképességhez vezet.
- Kiürítéses üzemmód (UGS<0): uds="Uk">Uk): a tranzisztor drain árama csak az UGS feszültség függvénye.
Jellemző adatok:
- Egy P munkapontra vonatkoztatva a JFET meredekségét (S), az átviteli jelleggörbe meredekségével definiáljuk:
- Az ID áram, UDS-től való függését a differenciális kimeneti ellenállás (rDS) határozza meg:
- A bemeneti ellenállás (rGS) nagyon nagy és közelítőleg állandó értéket képvisel
2. Növekményes MOSFET: az ID áram csak akkor jelenik meg, ha az UGS feszültség túllép egy határértéket, amely ahhoz szükséges, hogy az elektrondúsulás nagysága a csatornában megfelelő értéket érjen el és kialakuljon a vezető híd. Az UDS feszültéség növelésével az ID áram egy telítési értéket ér el. Ez a jelenség a gate és a drain közelében lévő csatorna potenciálkülönbségének csökkenésével magyarázható, amely a csatorna elektronokban való szegényedéséhez vezet.
Jellemző adatok:
- Az átviteli jelleggörbe S meredeksége egy P munkapontban a MOSFET vezérlési tulajdonságát jellemzi:
- A kimeneti jelleggörbe meredeksége egy P munkapontban az eben a pontban érvényes, rDS differenciális kimeneti ellenállást adja meg:
3. Kiürítéses MOSFET: UGS=0V feszültségen egy bizonyos értékű ID áram folyik. Ha UGS>0, akkor a csatorna vezetőképessége és az ID nő. A kimeneti jelleggörbék magasabban helyezkednek el. Ha UGS<0,>
1. Záróréteges térvezérlésű tranzisztor (JFET): a JFET csatornáját a félvezető térfogatában két záróirányban polarizált PN-átmenet határolja. Ezt a fajta tranzisztort N és P csatornás változatban készítik. A csatorna két végére fémezéssel kapcsolt elektródák a D drain és az S source. A vezérlőelektróda a G gate. A JFET tranzisztor szerkezetét egy nagyon vékony gyengén szennyezett réteg alkotja, amely két erősen szennyezett, a csatornával ellentétes szennyezettségű félvezető réteg között helyezkedik el.
Ha a csatorna két elektródájára feszültséget kapcsolunk (UDS) és a gate elektróda feszültsége (UGS) nulla, a két PN-átmenet záró irányú polarizálást kap. Az N-típusú csatornában a D drain elektródától az S source elektróda felé áramló elektronok árama UGS=0 feszültségnél a legnagyobb, mivel ebben az esetben a csatorna szélessége maximális. Ezen tulajdonsága miatt, a záróréteges térvezérlésű tranzisztorokat önvezetőknek is nevezzük.
Minél nagyobb a zárófeszültség annál kisebb a vezetőréteg keresztmetszete, tehát az ellenállása is. A csatorna-ellenállás növekedése a csatornán folyó ID áram csökkenését eredményezi. A záróréteg szélessége az UGS feszültség segítségével vezérelhető. A szükséges vezérlőteljesítmény minimális értékű, mivel a kisebbségi töltéshordozók mozgásának eredményeképpen egy elhanyagolható nagyságú záróirányú áram folyik. Az UGS feszültségnek a vezérelhetőség biztosítása miatt N csatornás JFET esetén negatívnak, míg P csatornás eszköz esetén pozitívnak kell lennie. Az UDS feszültség N csatornás JFET esetén pozitív, P csatornás esetén negatív.
2. Növekményes (önzáró) típusú MOSFET: a tranzisztor aktív része egy P-típusú, gyengén szennyezett Si alapkristályból áll, amelyet szubsztrátnak neveznek. Az alapkristályban kér erősen szennyezett N-típusú vezető szigetet alakítanak ki, amelyek csatlakozással ellátva a tranzisztor S source- és D drain-elektródáját alkotják. A kristály külső felületén termikus oxidációval nagyon jó szigetelő tulajdonsággal rendelkező szilícium-dioxid fedőréteget növesztenek, amelyen az S és D csatlakozások számára ablakot hagynak. A szigetelő rétegre vékony fémréteget visznek fel, ez lesz a gate vezérlőelektróda, amely ily módon elszigetelődik a kristálytól.
Ha a gate elektróda szabadon van, bármilyen polaritású feszültséget kapcsolunk a drain és a source közé, a tranzisztor zárva marad, azaz nem fog áram folyni a két kivezetés között. A gate-elektródára pozitív feszültséget kapcsolva a source-hoz képest a szubsztrátban elektromos tér keletkezik. A külső elektromos tért hatására a szubsztrátban található elektronok közvetlenül a SiO2 szigetelőréteghez vándorolnak, és az S és D elektróda között egy N-típusú vezetőcsatornát alkotnak. Az ID drain áram megindul. A csatorna vezetőképessége az UGS feszültséggel szabályozható.
A MOSFET tranzisztornak az a jellegzetessége, hogy UGS=0 feszültségnél le van zárva, ezért nevezik önzáró tranzisztornak. A növekményes elnevezés arra utal, hogy a csatorna elektrondúsulás révén keletkezik.
3. Kiürítéses (önvezető) típusú MOSFET: ha az SiO2 szigetelőréteg alatti szubsztrátban gyenge N-típusú szennyezést valósítanak meg, akkor vezetőképes összekötés lép fel az S és D között anélkül, hogy a gate-elektródára feszültséget kapcsolnánk. Az ilyen felépítésű tranzisztort önvezető MOSFET-nek nevezik.
Az önvezető MOSFET esetén ID≠0, ha UGS=0. Vezérlése mind pozitív, mind negatív gate-feszültséggel lehetséges. Két üzemmódban működhet:
- Dúsításos üzemmód (UGS>0): a pozitív gate-feszültség a csatorna elektronokkal való feldúsulásához és nagyobb vezetőképességhez vezet.
- Kiürítéses üzemmód (UGS<0): uds="Uk">Uk): a tranzisztor drain árama csak az UGS feszültség függvénye.
Jellemző adatok:
- Egy P munkapontra vonatkoztatva a JFET meredekségét (S), az átviteli jelleggörbe meredekségével definiáljuk:
- Az ID áram, UDS-től való függését a differenciális kimeneti ellenállás (rDS) határozza meg:
- A bemeneti ellenállás (rGS) nagyon nagy és közelítőleg állandó értéket képvisel
2. Növekményes MOSFET: az ID áram csak akkor jelenik meg, ha az UGS feszültség túllép egy határértéket, amely ahhoz szükséges, hogy az elektrondúsulás nagysága a csatornában megfelelő értéket érjen el és kialakuljon a vezető híd. Az UDS feszültéség növelésével az ID áram egy telítési értéket ér el. Ez a jelenség a gate és a drain közelében lévő csatorna potenciálkülönbségének csökkenésével magyarázható, amely a csatorna elektronokban való szegényedéséhez vezet.
Jellemző adatok:
- Az átviteli jelleggörbe S meredeksége egy P munkapontban a MOSFET vezérlési tulajdonságát jellemzi:
- A kimeneti jelleggörbe meredeksége egy P munkapontban az eben a pontban érvényes, rDS differenciális kimeneti ellenállást adja meg:
3. Kiürítéses MOSFET: UGS=0V feszültségen egy bizonyos értékű ID áram folyik. Ha UGS>0, akkor a csatorna vezetőképessége és az ID nő. A kimeneti jelleggörbék magasabban helyezkednek el. Ha UGS<0,>
Megjegyzés küldése