Изучаемые нами в этой главе транзисторы называются униполярными, так как в них происходит управление движением носителей одинаковых знаков.

       Принцип действия таких транзисторов основан на изменении проводимости узкого полупроводникового канала под воздействием напряжения на управляющем электроде. Различают полевые транзисторы с затвором на p-n переходе и с изолированным затвором.

       Полевой транзистор с p-n переходом был разработан в 1952 году, но широкого распространения не получил из-за технологических трудностей и невысоких предельных частот, коэффициента усиления. В интегральной электронике эти недостатки в значительной степени уменьшены у транзисторов с изолированным затвором. Ряд положительных свойств униполярных транзисторов приводит к тому, что в настоящее время усиленно разрабатываются схемы на таких транзисторах. Рассмотрим вначале принципы работы полевых транзисторов с p-n затвором.

Сопротивление канала пропорционально величине , где создаётся электронами тока. Таким образом, сопротивление канала:

.

       Принцип работы полевого транзистора основан на управлении сопротивлением канала путём изменения h.

       Рассмотрим зависимость I _с = f ( U _с ) при U _з =0.

U _с падает на R _кан: потенциал около истока равен нулю, а около стока равен + U _с. Следовательно, p-n переход вблизи стока заперт обратным напряжением U _с. Поэтому ширина области пространственного заряда (обеднённой подвижными носителями тока) изменяется (увеличивается) по мере приближения к стоку. Так как в области пространственного заряда подвижные носители отсутствуют (заряд образуют неподвижные ионы, а электроны выбрасываются из этой области), то ток может протекать только через ту область (часть) канала, которая не принадлежит к области пространственного заряда (только через незаштрихованную часть). Очевидно, что h уменьшается с увеличением координаты вдоль канала. Кроме того, h уменьшается с увеличением U _с, следовательно сопротивление канала растёт.

Если бы с увеличением U _с сопротивление канала оставалось бы постоянным, то характеристика I _с = f ( U _с ) при U _з = const была бы линейной. Но возрастание сопротивления канала с возрастанием U _с приводит к тому, что ток I _с растёт медленнее, чем при R _кан = const.

       При некотором U _с = U _н (напряжение насыщения) рост I _с практически прекращается, так как любое увеличение U _с вызывает такое же увеличение R _кан. Практически рост I _с при U_c > U _н есть, но он незначителен. Наконец, при дальнейшем росте U _с может наступить пробой p-n перехода и ток стока I _с резко возрастёт.

       Если на затвор подать некоторое «смещение» и увеличивать его, то p-n переход запирается сильнее, «h» уменьшается и зависимости I _с = f ( U_c ) пойдут ниже, чем при U _з =0. При некотором U _з = U _о (напряжение отсечки) канал полностью перекрывается областью пространственного заряда и . | U _н |=| U _о |-| U _з |.