分野 （単極構造）トランジスタは、3つの出力を持ち、制御電極に適用されることによって制御されるデバイスです（シャッター） 電圧。調整された電流がソース-ドレイン回路を流れます。
このような三極真空管のアイデアは約100年前に生まれましたが、前世紀の半ばになって初めて実用化に取り組むことが可能になりました。前世紀の50年代に、電界効果トランジスタの概念が開発され、1960年に最初の動作サンプルが製造されました。このタイプの三極真空管の長所と短所を理解するには、それらの設計を理解する必要があります。
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FETデバイス
ユニポーラトランジスタは、デバイスと製造技術に応じて2つの大きなクラスに分類されます。制御原理の類似性にもかかわらず、それらはそれらの特性を決定する設計上の特徴を持っています。
p-n接合を備えたユニポーラ三極真空管
このようなフィールドワーカーのデバイスは、従来のデバイスに似ています 半導体ダイオード そして、双極性の親戚とは異なり、遷移は1つだけです。 p-n接合トランジスタは、あるタイプの導体（たとえば、n）のプレートと、別のタイプの半導体（この場合はp）の埋め込み領域で構成されます。
N層は、ソース端子とドレイン端子の間を電流が流れるチャネルを形成します。ゲートピンはp領域に接続されています。遷移を反対方向にバイアスする電圧がゲートに印加されると、遷移ゾーンが拡大し、逆にチャネル断面が狭くなり、その抵抗が増加します。ゲート電圧を制御することにより、チャネル内の電流を制御することができます。 トランジスタ p型チャネルで実行することもでき、ゲートはn半導体で形成されます。
この設計の特徴の1つは、トランジスタの入力抵抗が非常に大きいことです。ゲート電流は、逆バイアスされた接合部の抵抗によって決定され、単位または数十ナノアンペアの定電流になります。交流では、入力抵抗は接合容量によって設定されます。
入力抵抗が高いため、このようなトランジスタで組み立てられたゲインステージは、入力デバイスとのマッチングを簡素化します。さらに、ユニポーラ三極真空管の動作中は、電荷キャリアの再結合がないため、低周波ノイズが減少します。
バイアス電圧がない場合、チャネル幅が最大になり、チャネルを流れる電流が最大になります。電圧を上げることにより、完全に遮断されたときにこのようなチャネルの状態を実現することができます。この電圧はカットオフ電圧（Uts）と呼ばれます。
FETのドレイン電流は、ゲート-ソース間電圧とドレイン-ソース間電圧の両方に依存します。ゲートの電圧が固定されていて、Usが増加すると、電流は最初にほぼ直線的に増加します（セクションab）。飽和状態に入るとき、電圧をさらに上げても、実際にはドレイン電流は増えません（セクションbc）。ゲートでのブロッキング電圧レベルの増加に伴い、Idockの低い値で飽和が発生します。
この図は、いくつかのゲート電圧に対するソースとドレイン間のドレイン電流と電圧のファミリーを示しています。 Usが飽和電圧よりも高い場合、ドレイン電流は実質的にゲート電圧のみに依存することは明らかです。
これは、ユニポーラトランジスタの伝達特性によって示されます。ゲート電圧の負の値が増加すると、ゲートでカットオフ電圧レベルに達すると、ドレイン電流はほぼ直線的にゼロまで低下します。
ユニポーラ絶縁ゲート三極真空管
電界効果トランジスタの別のバージョンは、絶縁ゲート付きです。このような三極真空管はトランジスタと呼ばれます。 TIR （金属-誘電体-半導体）、外国指定- MOSFET。以前は名前が使われていました MOS （金属酸化物半導体）。
基板は特定のタイプの導電率（この場合はn）の導体でできており、チャネルは異なるタイプの導電率（この場合はp）の半導体で形成されています。ゲートは誘電体（酸化物）の薄層によって基板から分離されており、生成された電界を介してのみチャネルに影響を与えることができます。負のゲート電圧では、生成された電界がチャネル領域から電子を移動させ、層が空乏化し、その抵抗が増加します。逆に、pチャネルトランジスタの場合、正の電圧を印加すると、抵抗が増加し、電流が減少します。
絶縁ゲートトランジスタのもう1つの特徴は、伝達特性の正の部分（pチャネル三極真空管の場合は負）です。これは、特定の値の正の電圧をゲートに印加できることを意味します。これにより、ドレイン電流が増加します。出力特性のファミリーには、p-n接合を備えた三極真空管の特性と基本的な違いはありません。
ゲートと基板の間の誘電体層は非常に薄いため、製造初期のMOSトランジスタ（たとえば、国内向け） KP350）静電気に非常に敏感でした。高電圧が薄膜を貫通し、トランジスタを破壊しました。現代の三極真空管では、過電圧から保護するための設計措置が取られているため、静的な予防措置は実質的に必要ありません。
ユニポーラ絶縁ゲートトライオードの別のバージョンは、誘導チャネルトランジスタです。チャネルが組み込まれていません。ゲートに電圧がない場合、ソースからドレインへの電流は流れません。ゲートに正の電圧が印加されると、ゲートによって生成された電界が基板のnゾーンから電子を「引き寄せ」、表面近くの領域に電流が流れるためのチャネルを作成します。このことから、このようなトランジスタは、チャネルのタイプに応じて、1つの極性のみの電圧によって制御されることが明らかです。これは、その通過特性から見ることができます。
バイゲートトランジスタもあります。通常のゲートとは異なり、2つの等しいゲートがあり、それぞれを個別の信号で制御できますが、チャネルへの影響は合計されます。このような三極真空管は、直列に接続された2つの通常のトランジスタとして表すことができます。
FETスイッチング回路
電界効果トランジスタの範囲は同じです バイポーラ。それらは主に補強要素として使用されます。バイポーラ三極真空管は、増幅段で使用される場合、3つの主要なスイッチング回路を備えています。
- 共通コレクター付き（エミッタフォロワ);
- 共通ベースで;
- エミッタ接地付き。
電界効果トランジスタも同様の方法でオンになります。
共通ドレインを備えたスキーム
共通ドレインを使用したスキーム（ソースフォロワー）は、バイポーラ三極真空管のエミッタフォロワと同様に、電圧ゲインを提供しませんが、電流ゲインを想定しています。
この回路の利点は入力インピーダンスが高いことですが、場合によっては欠点もあります。カスケードは電磁干渉に敏感になります。必要に応じて、抵抗R3をオンにすることでRinを減らすことができます。
共通ゲート回路
この回路は、ベース接地バイポーラトランジスタの回路と似ています。この回路は良好な電圧利得を提供しますが、電流利得はありません。共通ベースを含める場合と同様に、このオプションはあまり使用されません。
ソース接地回路
共通ソースを備えたフィールド三極真空管をオンにするための最も一般的な回路。そのゲインは、ドレイン回路の抵抗に対する抵抗Rcの比率に依存します（ゲインを調整するために、ドレイン回路に追加の抵抗を取り付けることができます）、またトランジスタの特性の急峻さに依存します。
また、電界効果トランジスタは制御された抵抗として使用されます。これを行うには、動作点が線形セクション内で選択されます。この原理によれば、制御された分圧器を実装することができる。
また、このモードのダブルゲート三極真空管では、たとえば、機器を受信するためのミキサーを実装できます。受信信号は一方のゲートに供給され、もう一方のゲートに供給されます。 局部発振器信号.
歴史はスパイラルで発展するという理論を受け入れると、エレクトロニクスの発展のパターンを見ることができます。電圧制御ランプから離れて、技術は制御に電流を必要とするバイポーラトランジスタに移行しました。スパイラルは完全に回転しました。現在、ランプのように制御回路での電力消費を必要としない単極三極真空管が優勢です。循環曲線がさらに進むところがわかります。これまでのところ、電界効果トランジスタに代わるものはありません。
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