23
Басқарушы р-n ауысуы бар өрістік транзистор
– бекітпесі электрлік
тұрғыда р-n-ауысуы мен арнадан жекеленген, кері бағытта ауытқыған өрістік
транзистор.
Арнаға заряд тасымалдағыштарын енгізетін электрод – бастау (исток)
деп, ал арнадан заряд тасымалдауыштарын қабылдап шығыс тізбекке беретін
электрод құйма (сток) деп аталады; арнаның көлденең қимасын немесе
кедергісін реттеуге арналған электрод – бекітпе (затвор) деп
аталынады. Өрісті транзистордың жұмыс тоғы пайда болатын өткізуші қабат
арна деп аталады. Өрісті транзистор токпен емес, кернеумен U (электрлік
өріспен – осыдан транзистордың өрісті деп аталуы шығады) басқарылады.
Өрісті транзистордың үш қосылу сұлбасы бар: ортақ бастау (ОБа),
ортақ құйма (ОҚ) және ортақ бекітпе (ОБе). Практикада көбіне МОЖ-
транзистордың ОБа схемасы пайдаланады, ол биполярлы транзистордың ОЭ
қосылу схемасына сәйкес. МОЖ-транзистордың ОҚ схемасы ток пен қуатты
басқа схемаларға қарағанда көп күшейтеді. ОБе схема биполярлы
транзистордың ОБ қосылу схемасына сәйкес. Бұл схемада ток күшейтілмейді,
сол себепті, ОБа схемасымен салыстырғанда, қуатты күшейту бұл схемада
бірнеше рет аз. ОБе схемасының кіріс кедергісі өте аз, сол себепті бұл схема
күшейту техникасында өте аз қолданылады.
Өрісті транзисторлар үшін кіріс сипатамасы (құймамен бастау
арасындағы кернеу U
қб
тұрақты кезінде бекітпе I
б
тоғының бекітпе мен бастау
арасындағы U
бб
кернеуге байланысы) практикада пайдаланбайды және
схемаларды анализдеген және есептеген кезде тек берілу және шығыс вольт-
амперлік сипаттамалар (ВАС) қолданылады. 4.1-суретте ортақ бастаулы сұлба
бойынша қосылған басқарылатын p-n-ауысуы бар өрісті транзистордың берілу
(құймалы-бекітпелік) және шығыс (құймалық) сипаттамалары көрсетілген.
Бұл сипаттамалар сызықты емес болып келеді.
Бекітпе мен бастау арасындағы U
бб
кернеу азайған сайын волть-
амперлік сипаттаманың жырасы (крутизнасы) төмендейді, сол себепті
транзистордың шығыс кедергісі r
вых
артады. Құймамен бастау арасындағы
шығыс U
қб
кернеу өзгерген кезде шығыс I
қ
тоғы өзгереді. Токтың өзгеруі
шығыс кернеудің анықталынған келесі мәніне дейін: U
қб қан
= U
бб
– U
бб кесу
болады, мұнда U
бб кесу
– құйма тоғы I
қ
тоғы нөлге тең (қиылу-кесу режимі)
кездегі
басқарушы
кернеу;
U
бб
–
транзистордың
вольт-амперлік
сипаттамасына сәйкес басқарушы кернеу. Құйма тоғы I
қ
, шығыс кернеуі U
қб
ары қарай өскен кезде тұрақты болып қалады. Шығыс кернеудің мәні
U
қб тесу
тесу кернеуге тең болғанда ток өте тез үлкееді.
Енді арнасы қондырылған және индуцирленген бекітпесі оқшауланған
МДЖ-транзисторларды қарастырайық.
Оқшауланған бекітпесі бар өткізгіштігі n-типті өрістік транзистор –
бекітпесі электрлік тұрғыда арнадан диэлектрик қабаты арқылы бөлінген.
Оқшауланған бекітпесі бар өрістік транзисторлар айтарлықтай жоғары
меншікті кедергісі бар жартылай өткізгіштігі p-типті пластинадан тұрады,
24
мұнда электрлік өткізгіштігі қарама-қарсы бағытта, яғни n-типті екі аймақ
қалыптастырлады. Бұл аймақтардың шығыс бүйірлеріне металлдық
электродтар жапсырылған, олар бастау және құйма деп аталады. Бастау мен
құйма арасындағы жартылай өткізгіштің үсті жұқа қабатты диэлектрикпен
(әдетте, оксид кремний қабатымен) жабылған. Диэлектрик қабатының үстіне
металлдық электрод жапсырылған, оны басқарушы электрод немесе бекітпе
деп атайды. Нәтижесінде металдан, диэлектриктен және жартылай өткізгіштен
тұратын құрылым пайда болады. Сондықтан оқшауланған бекітпесі бар бұл
құрылымды МДЖ- трпнзистор немесе МОЖ транзистор (металл-оксид-
жартылай өткізгіш) деп атайды. Индуцирленген арнасы бар МДЖ
транзистрлардың қатты легирленген бастау мен құйма арасындағы өткізгіш
арна, яғни ондағы ток бекітпедегі кернеудің нақты бір мәнінде және оның оң
немесе теріс (p-типті арнада бекітпеге берілетін кернеу теріс, ал n-типті
арнада оң кернеу болған) кезінде пайда болады. Бұл кернеу (U
бекітпе бастау шек
)
шектік (пороговое) кернеу деп аталады. Индуцирленген арнадағы өткізгіш
қабілетінің пайда болуы және өсуі негізгі заряд тасымалдағыштарының
көбеюіне байланысты.
Орнатылған арнасы бар МДЖ транзистордағы өткізгіш арна бекітпедегі
кернеу 0-ге тең кезінде технологиялық жолмен қалыптасады. Құймадағы
тоқты бекітпедегі кернеу мәнін және бекітпе мен бастау кернеулерінің өрісін
өзгерте отырып басқаруға болады. Егер p арналы транзистордың бекітпесіне,
бастауға қатысты, біршама оң кернеу берілсе, ал n арналы транзистордың
бекітпесіне, бастауға қарағанда, теріс кернеу берілсе, онда құйма тізбегінде
ток болмайды. Бұл кернеуді қиылу(жабу) кернеуі деп атайды. Орнатылған
арнасы бар МДЖ транзисторлары байытылған режимінде де, кедейленген
режимде де жұмыс істей алады.
Енді орнатылған (қондырылған) және индуцирленген арнасы бар МДЖ-
транзисторды қарастырайық. Егер бекітпемен бастау арасындағы кернеу
нөльге тең болса; онда арнасы орнатылған, бекітпесі оқшауланған МДЖ-
транзистордың бастапқы өткізгіштігі болады, ал арнасы индуцирленген МДЖ-
транзистордың бастапқы өткізгіштігі болмайды, арна, яғни транзистор токты
өткізбейді.
Арнасының өткізгіштігі n-типті МДЖ-құрылымының (1.4 сурет) негізін
Si кремнийден жасалынған жоғары омды және өткізгіштігі р – типті меншікті
кедергісі (1 – 10) ом см
3
тең төсеніш құрайды.
