ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР

ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР канальный транзистор,
полупроводниковый прибор, в к-ром ток изменяется в результате действия
перпендикулярного току электрич. почя, создаваемого входным сигналом. Протекание
в П. т. рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака
(электронами или дырками), поэтому такие приборы наз. униполярными (в отличие
от биполярных). По физич. структуре и механизму работы П. т. условно делят
на 2 группы. Первую образуют П. т. с управляющим р-и-переходом (см.
Электронно-дырочный
переход) или переходом металл-полупроводник (т. н. барьером Шотки,
см. Шотки эффект), вторую - П. т. с управлением посредством изолированного
электрода (затвора), т. н. транзисторы МДП (металл-диэлектрик - полупроводник).
В последних в качестве диэлектрика используют окисел кремния (МОП-транзистор)
или слоистые структуры, напр. SiO(МАОП-транзистор), SiOи др. К П. т. с изолированным затвором относят также П. т. с т. н. плавающим
затвором и П. т. с накоплением заряда в изолированном затворе (их применяют
как элементы электронной памяти). В П. т. в качестве полупроводника используют
в основном Si и GaAs, в качестве металлов, образующих переход,- Al, Mo,
Au. П. т. созданы в 50-70-е гг. 20 в. на основе работ амер. учёных У. Шокли,
С. Мида, Д. Канга, М. Аталлы и др.

Схематическое изображение полевых транзисторов
с управляющим р-п-пере-ходом (а), с управляющим переходом металл
- полупроводник (б), с изолированным затвором (в) и их переходные характеристик
ки: 1 - затвор; 2 - область канала; 3 - область пространственного
заряда; 4 - исток; 5 - сток; 6 - диэлектрик; 7 - полупроводник
с проводимостью р-типа; 8 - полупроводник с проводимостью n-типа;
I- ток стока; Епостоянное напряжение источника тока
в цепи стока; Uотсечки; енапряжение усиливаемого сигнала;
Е- напряжение начального смещения рабочей точки; R-
сопротивление нагрузки; зачернены области металлических покрытий; стрелками
(в канальной области) показано направление движения электронов.

В П. т. 1-й группы (рис., а и б)
управляющим
электродом (затвором) служит полупроводниковый или металлич. электрод,
образующий с полупроводником канальной области р-n-переход или переход
металл-полупроводник. На затвор подаётся напряжение, уменьшающее ток, к-рый
протекает от истока к стоку: при увеличении этого напряжения область пространств,
заряда перехода (обеднённая носителями заряда) распространяется в канальную
область и уменьшает проводящее сечение канала. При нек-ром значении напряжения
затвора, т. н. напряжении отсечки Uот, ток в приборе прекращается.

В П. т. с изолированным затвором (рис.,
в)
управляющий
металлич. электрод отделён от канальной области тонким слоем диэлектрика
(0,05-0,20 мкм). Канал может быть либо образован тех-нологич. способом
(встроенный канал), либо создан напряжением, подаваемым на затвор в рабочем
режиме (индуцированный канал). В зависимости от этого прибор имеет передаточную
характеристику соответственно вида I или II (см. рис., в).

П. т. широко применяют в электронной аппаратуре
для усиления электрич. сигналов по мощности и напряжению. П. т.- твердотельные
аналоги электронных ламп, они характеризуются аналогичной системой
параметров - крутизной характеристики (0,1-400 ма/в), напряжением
отсечки (0,5-20 в), входным сопротивлением по постоянному току (10¹¹-10¹⁶ом)
и
т. д.

П. т. с управляющим р-и-переходом
обладают наиболее низким среди полупроводниковых приборов уровнем шумов
(являющихся в основном тепловыми шумами) в широком диапазоне частот -от
инфранизких до СВЧ (коэфф. шума лучших П. т. <0,1 дб на частоте
10 гц
и 2 дб на частоте 400 Мгц). Мощность рассеяния
П. т. такого типа может достигать неск. десятков вт. Их осн. недостаток
- относительно высокая проходная ёмкость, требующая нейтрализации её при
большом усилении. В П. т. с переходом металл-полупроводник достигнуты наиболее
высокие рабочие частоты (макс, частота усиления по мощности лучших П. т.
на арсениде галлия > 40 Ггц). П. т. с изолированным затвором обладают
высоким входным сопротивлением по постоянному току (до 10¹⁶ом,
что
на 2-3 порядка выше, чем у др. П. т., и сравнимо с входным сопротивлением
лучших электрометрических ламп). В области СВЧ усиление и уровень
шумов у этих П. т. такие же, как и у биполярных транзисторов (предельная
частота усиления по мощности ок. 10 Ггц, коэфф. шума на частоте
2 Ггц ок. 3,5 дб и динамич. диапазон > 100 дб),
однако
они превосходят последние по параметрам избирательности и помехоустойчивости
(благодаря строгой квадратичности передаточной характеристики). Относит,
простота изготовления (по планарной технологии) и схемные особенности
построения позволили использовать их в больших интегральных схемах (БИС)
устройств вычислит, техники (напр., созданы БИС, содержащие > 10 тыс. МДП-транзисторов
в одном кристалле). Лит.: Малин Б. В., Сонин М. С., Параметры и
свойства полевых транзисторов, М., 1967; Полевые транзисторы, пер. с англ.,
М., 1971; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М.,
1973. В. К. Невежин, О. В. Сопов.