Structura si principiul de functionare ale TEC-J

Structura si principiul de functionare ale TEC-J

Tranzistorul cu efect de camp (TEC) este un dispozitiv electronic al carui curent este controlat de un camp electric aplicat din exterior. Curentul, care trece printr‑un canal semiconductor, se modifica datorita variatiei conductantei canalului sub influenta campului electric de control.

Purtatorii de sarcina electrica se deplaseaza de la un capat la altul al canalului, intre un electrod numit sursa (S) si un altul numit drena (D), datorita unei diferente de potential intre cei doi electrozi. Campul electric care modifica rezistenta acestui canal provine din tensiunea aplicata pe un al treilea electrod, electrodul de comanda, numit grila (G) sau poarta (P).

Tranzistoarele cu efect de camp se mai numesc si tranzistoare unipolare, deoarece conductia curentului se face printr-un singur tip de purtatori de sarcina electrica , fie electroni, fie goluri, spre deosebire de tranzistoarele bipolare, la care conductia este asigurata de ambele tipuri de sarcini electrice.

Dupa tipul purtatorilor care participa la conductia curentului electric exista doua categorii de tranzistoare cu efect de camp: TEC cu canal n, cand purtatorii mobili sunt electronii, si TEC cu canal p la care curentul electric este dat de goluri.

Dupa modul in care se face controlul conductiei canalului exista: TEC cu jonctiune, prescurtat TEC ‑ J si TEC cu poarta izolata numite si TEC metal - oxid - semiconductor, prescurtat TEC - MOS.

Poarta sau grila reprezinta terminalul de comanda , similar bazei din tranzistoarele bipolare.

Un tranzistor cu efect de camp cu jonctiune (TEC-J)  este format dintr-un bloc semiconductor de un anumit tip, p sau n, reprezentand canalul, avand la capete cei doi electrozi, sursa (S) si drena (D). In zona centrala dintre S si D, de o parte si de alta a blocului semiconductor, se formeaza cate o zona de tip opus, reprezentand grila (poarta) si respectiv baza sau substratul. Grila si baza sunt sunt legate electric intre ele, de obicei in interiorul capsulei tranzistorului.

Structura unui TEC-J cu canal n este prezentata in figura 1.1.1.a).

Figura 1.1.1. Structura si polarizarea TEC-J

Daca se aplica o tensiune U_DS intre drena si sursa, atunci prin canal va circula un curent I_D, format din purtatorii majoritari ai canalului.

Polarizarea sursei S corespunde tipului canalului.

Principiul de functionare

La tensiune de 0V pe grila, canalul dintre sursa si drena este delimitat de regiunile de trecere ale jonctiunilor pe care le formeaza cu grila si substra­tul, regiuni care au o anumita extindere.

La aplicarea unei tensiuni negative pe grila, aceste jonctiuni se polarizeaza invers, regiunile de trecere respective se extind si mai mult in regiunea n, subtiind canalul si micsorand conductibilitatea sa, deci si curentul I_D (pentru aceeasi tensiune U_DS). Fenome­nul este evidentiat in figura 1.1.b). La o anumita tensiune de grila, numita tensiune de prag, cele doua regiuni de trecere anuleaza grosimea canalului, curentul I_D devenind extrem de mic, practic nul.

Simbolul tranzistoarelor cu efect de camp este redat in figura 1.1.2.

Figura 1.1.2. Simbolurile TEC-J

Intre TEC-J si tranzistoarele bipolare pot fi stabilite corespondente:

- TEC-J cu canal n → tranzitor NPN

- TEC-J cu canal p →tranzistor PNP

- Corespondenta trminalelor: - sursa S → emitor E;

- grila G → baza B;

- drena D → colector C

Sensul sagetii din grila - in prelungire spre sursa - indica sensul tehnic al curentului in sursa si implicit al curentului intre drena si sursa. De exemplu pentru un TEC-J cu canal n, prelungirea sagetii arata sensul tehnic de circulatie, spre exterior a curentului sursei, rezultand astfel sensul curentului de drena (de la drena spre sursa). Din sensul curentului de drena rezulta polaritatea drenei (fata de sursa).

Tipul canalului (p sau n) si polaritatea grilei (fata de sursa) sunt opuse polaritatii drenei.

Exemple de tranzistoare cu efect de camp