A pn-csomópont
A p-típusú vagy n-típusú félvezető önmagában nem nagyon hasznos. Ezeknek az ellenkező anyagoknak az összekapcsolása azonban létrehozza az úgynevezett pn-csomópontot. Egy pn-csomópont akadályt képez az anyagok közötti vezetésnél. Noha az n-típusú anyag elektronjai vonzódnak a p-típusú anyag lyukain, az elektronok általában nem elég energiájúak ahhoz, hogy leküzdjék a beavatkozó akadályt. Ha azonban az n-típusú anyagban az elektronok további energiát szolgáltatnak, akkor képesek lesznek átjutni az akadályt a p-típusú anyagba - és áram áramlik. Ezt a kiegészítő energiát úgy lehet szolgáltatni, hogy pozitív feszültséget adunk a p-típusú anyaghoz. A negatív töltésű elektronokat ezután nagymértékben vonzza a kereszteződés pozitív feszültsége.
számítógép: Integrált áramkörök
William Shockley, a tranzisztor társventilátora 1955-ben indította el a Shockley Semiconductor Laboratories-t szülővárosában, Palo Alto-ban, Kaliforniában.
Egy olyan pn-csomópontot, amely az energiának az n anyaghoz történő hozzáadásakor vezeti az elektromos áramot, előrehajlítottnak nevezzük, mivel az elektronok előremennek a lyukakba. Ha a feszültséget ellentétes irányban hajtják - egy pozitív feszültség van csatlakoztatva a csomópont n oldalához -, akkor nem áram áramlik. Az n anyagban lévő elektronokat továbbra is vonzza a pozitív feszültség, de a feszültség most a gát ugyanazon oldalán lesz, mint az elektronok. Ebben az állapotban a kereszteződést fordítottan elfogultnak mondják. Mivel a pn-csomópontok csak egy irányban vezetnek áramot, ezek egyfajta dióda. A diódák a félvezető kapcsolók nélkülözhetetlen építőelemei.
Terepi tranzisztorok
Ha egy negatív feszültséget egy hosszú, n típusú anyagból álló csík közepéhez közel állítunk, akkor az anyag közelében lévő elektronokat megcáfolják, és így lyukakat képeznek, vagyis a középső csík egy részét p-típusú anyaggá alakítják. Ez a polaritás elektromos mező használatával történt változása megkapja a mezőhatású tranzisztor nevét. Amíg a feszültséget alkalmazzák, a csík mentén két pn-csomópont létezik, n-től p-ig, majd p-től n-ig. A két csomópont egyikét mindig fordítottan torzítják. Mivel a fordított előfeszítésű csomópontok nem vezethetnek, az áram nem áramolhat át a szalagon.
A terepi hatás felhasználható egy kapcsoló (tranzisztor) létrehozására az áram kikapcsolására és bekapcsolására, egyszerűen azáltal, hogy kis feszültséget kapcsol be és távolít el a közelben annak érdekében, hogy fordított-előfeszültségű diódákat hozzon létre vagy elpusztítson az anyagban. A mezőhatás használatával létrehozott tranzisztorot FET-nek nevezzük. A feszültség alkalmazásának helyét kapunak nevezzük. A kaput elválasztják a tranzisztor szalagtól egy vékony szigetelő réteggel, hogy megakadályozzák, hogy az félvezetőn átáramló elektronok áramlása a bemeneti (forrás) elektródról a kimeneti (leeresztő) elektródra rövidre zárjon.
Hasonlóképpen, egy kapcsolót úgy lehet végrehajtani, hogy pozitív kapu feszültséget helyezünk el egy p-típusú anyagcsík közelében. A pozitív feszültség vonzza az elektronokat, és így n tartományt képez egy p csíkon belül. Ez ismét két pn-csomópontot vagy diódát hoz létre. Mint korábban, az egyik dióda mindig fordított előfeszítésű, és megállítja az áramlás áramlását.
A FET-ek jók logikai áramkörök felépítéséhez, mivel csak kis áramot igényelnek a kapcsolás során. Nincs szükség áramra a tranzisztor be- vagy kikapcsolt állapotában tartásához; egy feszültség fenntartja az állapotot. Az ilyen típusú kapcsolás megőrzi az akkumulátor élettartamát. A FET-t unipolárisnak hívják („egy polaritásból”), mivel a fő vezető módszer vagy lyukak vagy elektronok, nem mindkettő.
Bővítési módú FET-ek
Két alapvető típusú FET létezik. Az előzőekben leírt típus kimerülési módú FET, mivel egy régió kimerült a természetes töltéséből. A terepi hatás felhasználható az úgynevezett továbbfejlesztési módú FET létrehozására is, ha egy régiót úgy fejlesztenek ki, hogy hasonló legyen a környező régiókhoz.
Egy n típusú javító módú FET az n típusú anyag két régiójából készül, amelyeket egy kis p szakasz választ el. Mivel ez a FET természetesen két pn csatlakozást tartalmaz - két diódát -, ez általában ki van kapcsolva. Amikor azonban a kapun pozitív feszültség van, a feszültség vonzza az elektronokat és n-típusú anyagot hoz létre a középső szakaszban, kitöltve a rést, amely korábban p-típusú anyag volt. A kapu feszültsége tehát a folyamatos n tartományt hoz létre az egész szalagon, lehetővé téve az áram áramlását egyik oldalról a másikra. Bekapcsolja a tranzisztort. Hasonlóképpen, a p-típusú továbbfejlesztési módú FET elkészíthető kétféle p-típusú anyagból, amelyeket egy kicsi n-os tartomány választ el egymástól. A tranzisztor bekapcsolásához szükséges kapu feszültsége negatív. A továbbfejlesztett üzemmódú FET-ek gyorsabban válnak át, mint a kimerülési módú FET-ek, mivel csak a kapu alatti felület közelében kell változtatni, nem pedig az anyagon át.
