Фізичні принципи, що покладені в основу польових транзисторів, були відомі давно, однак їх реалізація зазнала суттєвих технічних складнощів.

У польових транзисторах використовують ефект впливу поперечного електричного поля на провідність каналу, по якому рухаються носії електричного заряду.

Польові канальні транзистори мають суттєві переваги, до яких перш за все належать: великий вхідний опір приладів (10¹⁰—10¹⁵ Ом), велика стійкість до проникаючого випромінювання (допускається рівень випромінювання на 3-4 порядки більший, ніж для біполярних транзисторів), малий рівень власних шумів, малий вплив температури на підсилювальні властивості.

Польові транзистори виготовляють двох типів: із затвором у вигляді р-л-переходу та з ізольованим затвором.

Пристрій транзистора із затвором у вигляді р-л-переходу схематично представлений на рис. 10.13.

Найпростіший польовий транзистор утворений із тонкої пластинки напівпровідникового матеріалу з одним р-л-переходом у центральній частині та з невипрямляючими контактами по краях (рис. 10.13). Дія цього приладу базується на залежності товщини р-л-переходу від прикладеної до нього напруги. Оскільки р-л-перехід (запірний прошарок) майже цілком позбавлений рухомих носіїв заряду, його провідність практично дорівнює нулю. Таким чином, у пластинці напівпровідника утворюється струмопровідний канал, переріз якого залежить від товщини р-л-переходу (запірного прошарку). Якщо увімкнути джерело живлення Е₂, як показано на рис. 10.13, то через пластинку

напівпровідника між невипрямляючими контактами потече струм. Напівпровідникова ділянка, від якої починають рух основні носії, називається витоком, а ділянка, до якої вони рухаються через канал, - стоком.

Напівпровідникова ділянка, що використовується для керування величиною струму, який протікає через канал, називається затвором. До кожної з ділянок приєднуються виводи, що носять відповідні назви (витоку, стоку і затвора). Величина струму в каналі (при £₂ і /?_н = const) залежить від опору пластинки між стоком і витоком, тобто від ефективної площі поперечного перерізу каналу.

Джерело Ε_λ створює негативну напругу на затворі, що спричиняє збільшення товщини р-л-переходу та зменшення перерізу каналу.

Зі зменшенням перерізу каналу збільшується опір між витоком і стоком та знижується величина струму /_с. Зменшення напруги на затворі викликає зменшення опору каналу і зростання струму /_с. Отже, струм, що протікає через канал, можна модулювати сигналами, позитивними відносно затвора.

Оскільки р-л-перехід затвора увімкнений у зворотному напрямку, вхідний опір приладу дуже великий.

Негативна напруга, яка прикладена до затвора (відносно витоку), може викликати таке розширення р-л-переходу, при якому струмопровідний канал виявиться перекритим. Ця напруга називається граничною (або напругою відсічки).

До р-л-переходу затвора прикладена не тільки напруга Ε_ν а й напруга, яка виділяється на розподіленому опорі каналу і створена струмом, який протікає

від витоку до стоку. Тому ширина р-п-переходу в стоку збільшиться, а ефективний переріз каналу відповідно зменшиться.

Прилади цього типу називаються польовими (канальними) транзисторами з керуючим р-п-переходом. Робота цих транзисторів базується на модуляції ефективного перерізу каналу, що здійснюється зміною товщини запірного шару зворотно зміщеного р-л-переходу.

У наш час значне поширення одержали польові транзистори з ізольованим затвором, так звані МДН-транзистори (метал - діелектрик - напівпровідник) або МОН-транзистори (метал - оксид - напівпровідник).

У транзисторах з ізольованим затвором модуляція провідності каналу здійснюється за допомогою металевого електрода, відділеного від каналу тонким шаром діелектрика. Різновидом польових транзисторів з ізольованим затвором є прилади, у яких відсутня керована провідність між ділянками стоку і витоку при напрузі між затвором і витоком, що дорівнює нулю. Це МДН-транзистори з індукованим каналом.

Слід зазначити, що транзистори з керуючим р-л-переходом працюють тільки в режимі збіднення (звуження) каналу. МДН-транзистори із вбудованим каналом працюють у режимі збіднення і збагачення каналу носіями, а МДН-транзистори з індукованим каналом - тільки в режимі збагачення.

Розглянуті польові транзистори можуть мати канал як з електронною, так і з дірковою провідністю.

На рис. 10.14 показані умовні позначення різних типів польових транзисторів.

Рис. 10.14. Умовні позначення різних типів польових транзисторів: 1 - МДН-транзистор із вбудованим каналом л-типу;

2- МДН-транзистор із вбудованим каналом р-типу;

З - транзистор із керуючим р-л-переходом та каналом л-типу; 4- транзистор із керуючим р-л-переходом та каналом р-типу

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020