Tranzistorul cu efect de câmp

Tranzistorul cu efect de camp - prescurtat TEC(sau FET, de la denumirea sa in limba engleza,field effect transisitor)- face parte din familia tranzistoarelor unipolare,caracterizate prin conductia curentului electric de catre un singur fel de purtatori de sarcina(electroni sau goluri,in functie de tipul semiconductorului).In cazul TEC-ului calea de conductie a curentului (alcatuit din purtatorii majoritari) este numita canal si este realizata in volumul sau la suprafata unui semiconductor cu siliciu,de tip N sau P."Extremitatile "canalului ,prevazute cu terminale pentru conectarea in circuit extern,au fost denumite sursa si drena,sugerand astfel faptul ca una emite sau furnizeaza purtatorii de sarcina,iar cealalta ii colecteaza,ii dreneaza.Conductanta canalului (implicit intensitatea curentului ce il traverseaza prin aplicarea unei tensiuni electrice la bornele sale)este controlata cu ajutorul unui camp electric produs de sursa de semnal si aplicat prin intermediul unui al treilea terminal,numit grila,sau poarta.

Dupa modul cum se obtine campul electric de comanda -care justifica atributul "cu efect de camp"- distingem doua mari categorii de TEC,deosebite constructiv.

a) TEC cu grila jonctiune (J-TEC)

In acest caz grila este o regiune semiconductoare de tip opus celei care alcatuieste canalul si aflata in contact direct cu acesta din urma.In consecinta,ansamblul grila-canal formeaza o jonctiune semiconductoare.Canalul fiind accesibil la exterior prin cele doua extremitati ale sale,putem vorbi de doua jonctiuni ,grila-surasa si grila-drena.Pentru obtinerea efectului de camp se foloseste una singura dintre ele,jonctiunea grila -sursa ,dar observatia este utila pentru intelegerea simetriei pe care J-TEC-ul o manifesta,intre anumite limite in raport cu terminalele sursa si drena).

Polarizand invers jonctiunea grila-sursa,adica aplicand intre cele doua terminale o tensiune continua,in sensul de blocare a jonctiunii(plusul pe zona de tip N si minusul pe zona de tip P),se obtine o regiune de sarcina spatiala,lipsita de purtatori mobile,cu atat mai intinsa cu cat tensiunea inverse este mai mare.Cum conductanta canalului este data tocmai de circulatia purtatorilor mobile,pe care regiunea de sarcina spatiala a jonctiunii ii imputineaza,rezulta ca putem controla "largimea"canalului -respectiv curentul prin canal,pentru o tensiunea VDS data -facand sa varieze tensiunea inverse VGS.

In fig.1. este ilustrata schema unui J-TEC cu canal N,impreuna cu circuitele externe de polarizare si de sarcina.In montajele practice,dupa cum vom vedea ,polarizarea inverse a jonctiunii se obtine automat de la sursa unica de alimentare,U, iar semnalul variabil de comanda se aplica pe grila.Deoarece intrarea J-TEC -ului este o dioda semiconductoare polarizata invers,rezistenta de intrare este foarte mare,iar curentul absorbit de grila extreme de mic.Oricum ,IG este neglijat in comparative cu IS si ID,astfel ca putem considera practice IS = ID

Cele expuse se regasesc sintetic in caracteristicile de transfer,care pentru un J-TEC cu canal N .Ea exprima dependenta dintre marimea de iesire (conductanta canalului care pentru o tensiune VDS constanta poate fi inlocuita prin curentul de drena,ID) si marimea de intrare,VGS.Observam ca pentru VGS = 0 ,conductanta canalului este maxima (ID are o

Fig.1.

valoare maxima,notata IDSS),iar pentru o anumita valoare caracteristica.VGS = VP(numita tensiune de

prag),conductanta canalului devine nula(ID = 0)

Este important de retinut faptul ca efectul de camp opereaza numai in conditiile polarizarii inverse a jonctiunii poarta -canal.Mai mult,se interzice polarizarea directa pentru a nu se risca deschiderea jonctiunii.

Nu trebuie sa se confunde insa polarizarea statica a jonctiunii(obligatoriu inverse)cu polaritatea semnalului aplicat la intrare(semnalul de comanda).Acesta din urma poate fi o tensiune contiuna directa sau inverse in raport cu jonctiunea,sau poate fi o tensiune alternative,cu conditia ca suma algebrica dintre semnalul de comanda si tensiunea statica de polarizare inverse a jonctiunii.

1)Danila Th,Ionescu -Vaida M., "Componente si circuite electronice"manual pentru clasele X,XI,XII, Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti,1994

2)Cornel Stanca,"Electronica digitala",Editura Ema,Brasov 2003

3)Toacse Gh.,Dan Niculina,"Electronica digitala",Editura Tehica,2004.

4)Stefan Gh.,s.a."Circuite integrate digitale",Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti 1983

5)Isac E.,"Masurari electrice si electronice",Manual pentru clasele X,XI,XII,Editura Didactica si Pedagogica,Bucuresti 1995.

6)Capatana O. s.a."Proiectarea cu microprocesoare",Editura Dacia,Cluj-Napoca 1983.

7)Dascalu D.,Profirescu s.a."Dispozitive si circuite electronice"Editura Didactica si Pedagogica ,Bucuresti 1982

8)Nicolae Dragulescu"Agenda radioelectronistului"editia a II-a,Editura Tehnica,Bucuresti 1989.

9)R. Stere ,I. Ristea,M. Bodea "Tranzistoare cu efect de camp ",Editura Didactica si Pedagogica ,1982