До класу уніполярних належать транзистори, принцип дії яких ґрунтується на використанні носіїв заряду лише одного знаку (електронів або дірок). Керування струмом у силовому колі уніполярних транзисторів здійснюється зміною під впливом електричного поля провідності каналу, через який протікає струм. Тому уніполярні транзистори ще називаються польовими.(ПТ).
Розрізняють ПТ з керуючим р-п переходом (із затвором у вигляді р-п переходу) та із ізольованим затвором. Останні, в свою чергу, поділяються на ПТ із вбудованим каналом та із індукованим каналом. ПТ з ізольованим затвором належать до різновиду МДН - транзисторів: конструкція «метал – діелектрик – НП». Якщо як діелектрик використовують оксид кремнію: конструкція «метал – оксид – НП», ПТ називають відповідно МОН -транзистором.
Характерною рисою ПТ є великий вхідний опір (10
- 10
Ом).
Широкого розповсюдження ПТ набули завдяки високій технологічності у виробництві, стабільності характеристик і невеликій вартості за масового виробництва.
Польові транзистори з керуючим р-п переходом
Конструкція та принцип дії ПТ з керуючим р-п переходом на 2.25.
У такого ПТ канал протікання струму являє собою шар НП, на приклад, п-типу, вміщений між двома р-п переходами. Канал має контакти із зовнішніми електродами. Електрод, від якого починають рух носії заряду(у даному разі – електрони), називається витоком В, а електрод, до якого вони рухаються – стокомС.
НП шари р- типу, що створюють із п-шаром два р-п переходи, виконані з більш високою концентрацією основних носіїв, ніж п-шар. Обидва р-шари електрично з’єднанні і мають зовнішній електрод, що називається затворомЗ.
Вихідна напруга підмикається між стоком і витоком (u
), а вихідна напруга (керуюча) – між витоком і затвором (U
), причому на затвор подається зворотна щодо витоку напруга.
Принцип дії такого ПТ полягає в тому, що зі змінами вхідної напруги U
змінюється ширина р-п переходів, що являють собою ділянки НП, збіднені носіями зарядів (запірний шар). Оскільки р-шар має більшу концентрацію домішки, зміна ширини р-п переходів відбувається, головним чином, за рахунок більш високоомного п-шару. Прицьому змінюється переріз струмопровідного каналу, а отже і його провідність і відповідно вихідний струм І
приладу.
Особливість цього транзистора полягає у тому, що на провідність каналу впливає як керуюча напруга U
, так і напруга U
. Вплив напруг на провідність каналу рис. 2.26, де заради спрощення не показані ділянки п-шару, розміщені поза р-п переходами.
На рис.2.26,а зовнішню напругу прикладено лише у вхідному колі транзистора. Збільшення зворотної напруги на р-п переході призводять до зменшення провідності каналу за рахунок зменшення його перерізу (увздовж усього каналу). Та оскільки U
= 0, вхідний струм І
= 0.
Рис.2.26,б ілюструє зміну перерізу каналу під впливом лише напруги U
(U
= 0). Коли U
0, через канал протікає струм. Внаслідок цього виникає розподілений по каналу спад напруги,що зростає у напрямку стоку. Сумарний спад напруги ділянки стік – витік дорівнює U
. Відповідно потенціали точок каналу вздовж нього неоднакові: зростають у напрямку стоку від нуля до U
. Потенціал точок р-шару відносно витоку визначається потенціалом затвора відносно витоку і у даному випадку дорівнює нулю. У зв’язку із зазначеним, зворотна напруга, прикладена до р-п переходів, зростає у напрямку витік – стік і р-п переходи розширюються у напрямку стоку. Це явище призводить до клиновидного зменшення перерізу каналу. Підвищення напруги U
викликає збільшення спаду напруги у каналі і подальше зменшення його перерізу, а отже, і провідності каналу. При певному значенні U
межі обох р-п переходів змикаються (2.21,б) і опір каналу стає великим.
Очевидно, що за сумарної дії U
та U
зникненя р-п переходів відбувається швидше. При цьому у приладі діє автоматична система керування,що забезпечує протікання фіксованого значення І
за подальшого після змикання росту U
- струм через канал не залежить від U
.
Аналогічно працюють транзистори з каналом р- типу, лише полярність напруг повинна бути зворотною.
Умовні позначення ПТ з керуючим р-п переходом (2.27).
Тиристор (від грецького thyra – двері + резистор) – це напівпровідниковий прилад, що має багатошарову структуру і ВАХ якого має ділянку з негативним опором. Його використовують як перемикач струму.
Тиристори бувають двоелектродні (або діодні) – диністори та триелектродні (або триодні) – триністори.
Диністор має чотиришарову структуру(2.34). У нього є три р-п переходи, причому, за зазначеної полярності джерела напруги U
, два крайні зх. них (П
і П
) зміщені у прямому напрямку, а середній (П
) – у зворотному (2.34,а).
Триністор – це чотиришаровий перемикаючий прилад, у якого від однієї з базових зон зроблено вивід – керуючий електрод (2.37).
Фототиристор – це прилад, що керується світловим потоком. Параметри його силового кола приблизно такі ж, як у триністора. Умовне позначення 2.43.
Оптронний тиристор – це поєднання світло діода та фото тиристора в одному корпусі. Якщо через світлодіод пропустити струм, він генерує світловий потік, який, попадаючи на структуру тиристора в зоні керуючого р-п переходу, призведе до генерації в НП вільних носіїв заряду. Ці носії під дією прикладеної до тиристора напруги створюють струм керування і тиристор вмикається. Головна перевага оптрон них тиристорів (як і фото тиристорів) – це відсутність гальванічного зв’язку між колом керування та силовим колом. Умовне позначення на 2.43,в.