Большая Советская Энциклопедия (ПО)

Полево'й транзи'стор , канальный транзистор, полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в П. т. рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы называются униполярными (в отличие от биполярных). По физической структуре и механизму работы П. т. условно делят на 2 группы. Первую образуют П. т. с управляющим р—n -переходом (см. Электронно-дырочный переход ) или переходом металл — полупроводник (т. н. барьером Шотки, см. Шотки эффект ), вторую — П. т. с управлением посредством изолированного электрода (затвора), т. н. транзисторы МДП (металл — диэлектрик — полупроводник). В последних в качестве диэлектрика используют окисел кремния (МОП-транзистор) или слоистые структуры, например SiO₂ — Al₂ O₃ (МАОП-транзистор), SiO₂ — Si₃ N₄ (МНОП-транзистор) и др. К П. т. с изолированным затвором относят также П. т. с т. н. плавающим затвором и П. т. с накоплением заряда в изолированном затворе (их применяют как элементы электронной памяти). В П. т. в качестве полупроводника используют в основном Si и GaAs, в качестве металлов, образующих переход, — Al, Mo, Au. П. т. созданы в 50—70-е гг. 20 в. на основе работ американских учёных У. Шокли, С. Мида, Д. Канга, М. Аталлы и др.

  В П. т. 1-й группы (рис. , а и б) управляющим электродом (затвором) служит полупроводниковый или металлический электрод, образующий с полупроводником канальной области р—n -переход или переход металл — полупроводник. На затвор подаётся напряжение, уменьшающее ток, который протекает от истока к стоку: при увеличении этого напряжения область пространственного заряда перехода (обеднённая носителями заряда) распространяется в канальную область и уменьшает проводящее сечение канала. При некотором значении напряжения затвора, т. н. напряжении отсечки U_oт , ток в приборе прекращается.

  В П. т. с изолированным затвором (рис. , б) управляющий металлический электрод отделен от канальной области тонким слоем диэлектрика (0,05—0,20 мкм ). Канал может быть либо образован технологическим способом (встроенный канал), либо создан напряжением, подаваемым на затвор в рабочем режиме (индуцированный канал). В зависимости от этого прибор имеет передаточную характеристику соответственно вида I или II (см. рис. , в).

  П. т. широко применяют в электронной аппаратуре для усиления электрических сигналов по мощности и напряжению. П. т. — твердотельные аналоги электронных ламп , они характеризуются аналогичной системой параметров — крутизной характеристики (0,1—400 ма/в ), напряжением отсечки (0,5—20 в ), входным сопротивлением по постоянному току (10¹¹ —10¹⁶ ом ) и т.д.

  П. т. с управляющим р—n -переходом обладают наиболее низким среди полупроводниковых приборов уровнем шумов (являющихся в основном тепловыми шумами) в широком диапазоне частот — от инфранизких до СВЧ (коэффициент шума лучших П. т. < 0,1 дб на частоте 10 гц и ~ 2 дб на частоте 400 Мгц ). Мощность рассеяния П. т. такого типа может достигать нескольких десятков вт. Их основной недостаток — относительно высокая проходная ёмкость, требующая нейтрализации её при большом усилении. В П. т. с переходом металл — полупроводник достигнуты наиболее высокие рабочие частоты (максимальная частота усиления по мощности лучших П. т. на арсениде галлия > 40 Ггц ). П. т. с изолированным затвором обладают высоким входным сопротивлением по постоянному току (до 10¹⁶ ом, что на 2—3 порядка выше, чем у др. П. т., и сравнимо с входным сопротивлением лучших электрометрических ламп ). В области СВЧ усиление и уровень шумов у этих П. т. такие же, как и у биполярных транзисторов (предельная частота усиления по мощности около 10 Ггц, коэффициент шума на частоте 2 Ггц около 3,5 дб и динамический диапазон > 100 дб ), однако они превосходят последние по параметрам избирательности и помехоустойчивости (благодаря строгой квадратичности передаточной характеристики). Относительная простота изготовления (по планарной технологии ) и схемные особенности построения позволили использовать их в больших интегральных схемах (БИС) устройств вычислительной техники (например, созданы БИС, содержащие > 10 тыс. МДП-транзисторов в одном кристалле).

  Лит.: Малин Б. В., Сонин М. С., Параметры и свойства полевых транзисторов, М., 1967; Полевые транзисторы, пер. с англ., М., 1971; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М., 1973.

  В. К. Невежин, О. В. Сомов.