Unipolarni tranzistori

Izgled FET tranzistora

Unipolarni odnosno FET (eng. Field-effect transistor) tranzistori su oni kojima se naponski upravlja jačinom struje, tj. električnim poljem pa su zbog toga i dobili naziv tranzistori sa efektom polja. Elektrode FET-a:

• uvod ("source")
• odvod ("drain")
• upravljačka elektroda ("gate")

Source i Drain su elektrode izvedene iz slojeva poluprovodnika koje povezuju "kanal". Zavisno o tipu poluprovodnika od kojeg je izrađen kanal razlikujemo dva tipa unipolarnih tranzistora: N-kanalni i P-kanalni.

Upravljačka elektroda može biti izolovana od kanala ili spojena sa kanalom. Zato prema konstrukciji razlikujemo: spojni FET (JFET) i FET sa izolovanim gate-om (MOSFET)

Princip rada spojnog FET-a (JFET)

Simbol N-kanalnog JFET-a

Kod spojnog FETa gate i kanal formiraju PN spoj, koji mora biti inverzno polarisan tako da preko gate-a ne teče struja:

$I_{G}=0$

Simbol P-kanalnog JFET-a

U suprotnom tranzistor bi bio spaljen. U slučaju N-kanalnog tranzistora P-gate se priključuje na -, a N-source na +. Izvor u izlaznom krugu (Udd) treba da pokrene većinske nosioce struje u kanalu da se kreću od source-a prema drain-u. Kod N-kanalnog većinski su nosioci elektroni pa da bi se kretali prema drain-u on mora biti pozitivan. Zato je drain priključen na + pol izvora Udd.

Na inverzno polarisanom PN spoju, gate-kanal nastaje zaporni sloj. Što je napon inverzne polarizacije veći, zaporni sloj je širiji, pa je kanal uži, i obrnuto. Ako je kanal uži manje je elektrona u njemu pa je struja Id manja. Prema tome napon Ugs određuje širinu kanala a atime i jačinu struje kroz tranzistor.

MOSFET tranzistori

Struktura MOSFET tranzistora

MOSFET tranzistori imaju slične osobine kao i JFET, ali se razlikuju od njega po konstrukciji i principu rada. Izlaznom strujom MOSFET-a upravlja se pomoću električnog polja izazvanog djelovanjem ulaznog napona, slično kao kod JFET-a. Osnovna razlika između JFET-a i MOSFET-a je u tome što se u ulaznom kolu JFET-a nalazi inverzno polarisan PN spoj, (gejt-kanal), zbog čega je ulazna otpornost velika, dok je kod MOSFET-a ugrađen tanak sloj izolacionog materijala između gate-a i kanala u ulaznom kolu, tako da je ulazna otpornost još veća i dostiže vrijednost do $10^{15}$Ω. Kod MOSFET-a razlikujemo:

• N-kanalni osiromašeni MOSFET
• N-kanalni obogaćeni MOSFET
• P-kanalni osiromašeni MOSFET
• P-kanalni obogaćeni MOSFET

Statičke karakteristike FET-a

Statičke karakteristike FET-a grafički predstavljaju zavisnost ulaznog napona Ugs, izlaznog napona Uds i izlazne struje Id kada su u kolo priključeni samo izvor za polarizaciju gate-a Ug i izvor napajanja Ud, kada na ulazu ne djeluje izmjenični signal.

Za FET traznistore značajne su samo izlazne i prijenosne karakteristike. Ulazna struja, zbog vrlo velike ulazne otpornosti FET-a, zanemarljivo je malog intenziteta. Izlazna karakteristika FET-a ima sljedeći matematički zapis:

$I_{d}=f(U_{ds})\quad /U_{gs}=const.$

Prijenosna karakteristika FET-a ima sljedeći matematički zapis:

$I_{d}=f(U_{gs})\quad /U_{ds}=const.$