Tranzistory řízené polem

Tranzistory řízené elektrickým polem (Field Effect Tranzistors, FET) sestávají z polovodivého kanálu, vedoucího elektrický proud, jehož odpor je ovládán elektrickým polem působícím kolmo na proud. Vedení proudu se zúčastňují pouze majoritní nosiče (elektrony nebo díry), proto se nazývají unipolarní.

Druhy FET tranzistorů:

• tranzistory řízené elektrickým polem vznikajícím na závěrném přechodu PN (junction FET) a označují se JFET.
• tranzistory řízené elektrickým polem vznikajícím na izolované vrstvě oxidu kovu; označují se MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tranzistors).
• OMNIFET – MOSFET tranzistor s integrovanými ochranami a vestavěným řízením.

Tranzistory řízené elektrickým polem mají tři elektrody: emitor S, kolektor D a hradlo G.

Při malých napětích U_EL se tranzistor chová jako proměnný odpor a teprve při vyšších napětích příslušné polarity dochází k nasycení proudu I_EL a tranzistor se chová jako zdroj stálého proudu.

Obdobně se chová i tranzistor MOSFET, ale s tím rozdílem, že hradlo, které je odděleno izolační vrstvou, může mít kladné i záporné napětí. Platí pro typy s ochuzovaným kanálem. Takovým prochází proud i při nulovém napětí na hradle a při přiloženém napětí různé polarity tento základní proud narůstá nebo klesá.

Tranzistor MOSFET s obohacovaným kanálem se vyznačuje tím, že bez předpětí na hradle jím žádný proud neprochází a teprve při zvýšeném napětí začne propouštět proud.

Podle polohy pracovního napětí rozeznáváme tři druhy tranzistorů řízených elektrickým polem:

• FET se závěrným přechodem; bez předpětí na hradle prochází tranzistorem proud, který klesá s narůstajícím předpětím na hradle pólovaném v závěrném směru
• MOSFET se středním proudem bez napětí na hradle
• MOSFET, kterým bez napětí na hradle neprochází žádný proud

Pokud je použit ve vodivém kanálu materiál vodivosti typu N, narůstá proud směrem ke kladnému napětí hradla, při vodivosti typu P je tomu naopak.

Všechny druhy tranzistorů řízených elektrickým polem se vyznačují tím, že hradlo je izolované, řídí se napětím na něm. Vnitřní odpor hradla je větší než 10¹³ Ω u typu MOS; u typu se závěrným přechodem je vstupní odpor menší, okolo 10¹⁰ Ω.

Tranzistory řízené elektrickým polem se chovají podobně jako elektronky. Nejzákladnějším parametrem je strmost převodní charakteristiky S, což je poměr změny proudu I_E při změně řídícího napětí U_G:

$$\textrm{S = }\frac{\Delta \textrm{I}_\textrm{E}}{\Delta \textrm{U}_\textrm{G}} \ \ \ \textrm{[mA/V]}$$

Dále je důležité závěrné napětí, při kterém je zaručeně tranzistor uzavřen.

Nejvyšší přípustné napětí mezi hradlem a vodivým kanálem V_CE nesmí být překročeno bez nebezpečí trvalého poškození. Naopak tato izolace při vhodné konstrukci umožňuje galvanické oddělení obvodu řídícího a řízeného.

Teplotní závislost parametru je:

• Strmost převodní charakteristiky se stoupající teplotou klesá
• Závěrné napětí se zvětšuje
• V určitém pracovním bodě je nastavený pracovní proud nezávislý na teplotě