Полевыми транзисторами называются полупроводниковые приборы, в которых управление током осуществляется путём изменения сопротивления токопроводящего полупроводникового слоя (канала) поперечным электрическим полем. В отличии от биполярных транзисторов полевые транзисторы называют униполярными, поскольку в них используется движение носителей заряда только одного типа – электронов или дырок, являющихся основными носителями заряда в канале.
Полевой транзистор с p-n-переходом схематически изображен на рис. 5.1. Он представляет собой стержень прямоугольного сечения из полупроводникового материала n (или p) типа. На торцевых поверхностях имеются невыпрямляющие контакты с выводами. Один вывод называются стоком, другой – истоком. Боковые грани легированы примесями p (или n) типа. От этой области также имеются вывод, называемый затвором. На границе областей p и n типа образуется p-n-переход.
На затвор и сток подаются напряжения такой полярности, чтобы p-n-переход был заперт (потенциал истока принимают равным нулю). Таким образом, область затвора изолирована от толщи полупроводника закрытым p-n-переходом. 
Область между стоком и истоком представляет собой проводящий канал, сопротивление которого определяется удельной электропроводностью материала и канала, его сечением и длиной. В дальнейшем для определенности будем рассматривать канал n-типа. При канале p-типа имеют место те же физические процессы, если полярности напряжений на электродах заменить на противоположные.
В полевых транзисторах с каналом n-типа на затвор необходимо подавать относительно истока отрицательное напряжение (или равное нулю), а на сток – положительное. При таких полярностях напряжение к
p-n-переходу будет приложено всегда запирающее напряжение и затвор будет надежно изолирован от канала закрытым p-n-переходом.
Рассмотрим зависимость тока стока от напряжения на стоке при различных напряжениях на затворе (выходные характеристики полевого транзистора). Пусть сначала напряжение на затворе будет равно нулю. При малых напряжениях на стоке ток стока определяется приложенным напряжением и сопротивлением канала. Следовательно, выходная характеристика есть характеристика линейного резистора – прямая линия (рис. 5.2). Но это справедливо лишь приближенно. По мере увеличения положительного напряжения на стоке растет запирающее напряжение, приложенное к p-n-переходу, особенно вблизи стока. 
Пояснить это можно численным примером. Пусть, например, к стоку приложено напряжение 10В. Так как рассматривается случай, когда напряжение на затворе равно нулю, то разность потенциалов на p-n-переходе вблизи стока равна 10В. Этим напряжением и будет заперт p-n-переход вблизи стока. Эквипотенциальная линия 5В, например, будет расположена в средней части канала, и в этом месте p-n-переход будет заперт напряжением 5В. Вблизи истока, потенциал которого равен нулю, к p-n-переходу будет приложено нулевое напряжение. Таким образом, по длине p-n-перехода заперт различными напряжениями: минимальным у истока, максимальным у стока. Так как толщина p-n-перехода тем больше, чем большим напряжением заперт p-n-переход, то отсюда следует, что толщина p-n-перехода возрастает от истока к стоку. Электронно-дырочный переход представляет собой двойной электрический слой неподвижных ионов, объеденных подвижными носителями заряда, и поэтому увеличение толщины p-n-перехода приводит к сужению проводящего канала, т. е. к возрастанию его сопротивления. Итак, увеличение напряжения на стоке приводит к сужению проводящего канала, особенно вблизи стока (пунктир на рис. 5.1), увеличению его сопротивления и к замедлению роста тока стока. При некотором напряжении на стоке канал почти перекрывается, происходит отсечка приращения тока и ток стока практически перестает завесить от напряжения на стоке. Эта область характеристик называется областью насыщения и является рабочей областью при использовании полевого транзистора в качестве усилительного элемента.
Теперь рассмотрим случай, когда на затвор подано отрицательное напряжение, и снова проследим зависимость тока стока от напряжения на стоке. При подаче на затвор отрицательного напряжения p-n-переход будет заперт им по всей длине перехода и, следовательно, по всей длине канала станет более узким, чем при Uз=0. При малых напряжениях на стоке ток стока будет по-прежнему почти линейно зависеть от этого напряжения, но поскольку сопротивление канала возросло, то наклон характеристики будет меньшим, чем в случае Uз=0 . Режим транзистора при малых напряжениях на стоке называется режимом управляемого сопротивления. При напряжениях на стоке больших, чем напряжение насыщения, происходит те же процессы, что и при Uз=0.
Семейство выходных характеристик показано на рис. 5.2. Резкое возрастание тока при больших напряжениях объясняется пробоем p-n-перехода.
Для каждого типа полевого транзистора существует напряжение, подача которого на затвор приводит к полному перекрытию канала и падению тока стока практически до нуля. Это напряжение называется напряжением отсечки.
Напряжение на стоке, при котором начинается режим насыщения, Uснас, зависит от напряжения на затворе и определяется из соотношения
Uз – Uснас = Uпор , (5.1)
где Uпор – напряжения отсечки (пороговое напряжение); Uз – напряжение на затворе.
Стокозатворными (проходными) характеристиками называются зависимости тока стока от напряжения на затворе при различных напряжениях на стоке. Это семейство характеристик можно получить из выходных (рис. 5.2). Они отражают тот факт, что с увеличением отрицательного напряжения на затворе ширина канала уменьшается, его сопротивление возрастает и ток стока уменьшается. При напряжении отсечки Uпор канал перекрывается и ток стока падает до нуля (рис. 5.3).
При проведении аналитических расчетов эти характеристики в режиме насыщения достаточно хорошо апроксимируются параболой (рис. 5.4).
где Icmax – ток стока при Uз = 0.
Итак, по принципу действия полевой транзистор представляет собой резистор, сопротивление которого можно изменить электрическим полем практически без затрат энергии. При малых напряжениях на стоке (область линейного управляемого резистора) полевой транзистор используется в управляемых делителях напряжения. Сопротивление канала R для этого случая можно определить R = R0[1 – (Uз / Uпор)1/2]-1, где R0 – сопротивление канала при Uз = 0.
При работе в области насыщения полевой транзистор применяется в усилителях, генераторах и других устройствах.
Источник:В.А. Нахалов,Электронные твердотельные приборы