Транзистор с индуцированным каналом

Ход лекции

План

1. ПТ с изолированным затвором. Устройство. Принцип действия.

2. Статические характеристики.

1) ПТ с изолированным затворомбывают двух типов:с индуцированным и встроенным каналом каналом.

Принцип работы основан на эффекте поля в поверхностном слое полупроводника.

В зависимости от полярности напряжения (относительно истока) канал может обедняться или обогащаться носителями заряда.

Uз = 0; Ic1 = 0;

Uз < 0; Ic2 = 0;

Uз > 0; Ic3 > 0.

Рисунок 1 – Структура транзистора с индуцированным каналом

При напряжениях на затворе, равных или меньше нуля, канал отсутствует, и ток стока будет равен нулю. При положительных напряжениях на затворе электроны, как не основные носители заряда подложки p-типа, будут притягиваться к затвору, а дырки будут уходить вглубь подложки. В результате в тонком слое под затвором концентрация электронов превысит концентрацию дырок, т. е. в этом слое полупроводник поменяет тип своей проводимости - инверсия. Образуется (индуцируется) канал, и в цепи стока потечёт ток.

Вывод: МОП – транзисторы с индуцированным каналом могут работать только в режиме обогащения.

Основой транзистора со встроенным каналом является кристалл кремния p- или n-типа проводимости.

Рисунок 2 - Структура транзистора со встроенным каналом

Для транзистора с n-типом проводимости:

Uзи = 0; Ic1;

Uзи > 0; Ic2 > Ic1;

Uзи < 0; Ic3 < Ic1;

Uзи << 0; Ic4 = 0.

Принцип действия.

Под действием электрического поля между стоком и истоком через канал будут протекать основные носители зарядов, т. е. будет существовать ток стока. При подаче на затвор положительного напряжения электроны как неосновные носители подложки будут притягиваться в канал. Канал обогатится носителями заряда, и ток стока увеличится.

При подаче на затвор отрицательного напряжения электроны из канала будут уходить в подложку, канал обеднится носителями зарядов, и ток стока уменьшится. При достаточно больших напряжениях на затворе все носители заряда могут из канала уходить в подложку, и ток стока станет равным нулю.

Вывод: МОП – транзисторы со встроенным каналом могут работать как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения зарядов.

Основные отличия ПТ от БТ:

1. ПТ имеют большее входное сопротивление (10⁶-10⁹ Ом в ПТ с управляющим р-п переходом за счет обратного U_ЗИ; 10¹³-10¹⁵ Ом в ПТ с изолированным затвором за счет очень большого сопротивления утечки диэлектрического слоя).

2. Ток течет не через р-п переходы, а вдоль них по каналу.

3. Ток создается носителями одного знака (только электронами или только дырками).

К важнейшим достоинствам полевых транзисторов следует отнести:

1. Высокое входное сопротивление, достигающее в канальных транзисторах с р-п переходомвеличины 10⁸–10⁹ Ом, а в транзисторах с изолированным затвором 10¹³ – 10¹⁶ Ом. Такое высокое значение входного сопротивления объясняется тем, что в первых управляющий переход включен в обратном направлении, а в транзисторах с изолированным затвором входное сопротивление определяется очень большим сопротивлением утечки диэлектрического слоя.

2. Малый уровень собственных шумов, т.к. в полевых транзисторах в формировании тока участвуют заряды только одного знака, что исключает появление рекомбинационного шума.

3. Высокая устойчивость к температурным и радиоактивным воздействиям.

4. Высокая плотность расположения элементов при использовании приборов в интегральных схемах.

Полевые транзисторы могут быть использованы в схемах усилителей, генераторов, переключателей. Особенно широко применяются они в малошумящих усилителях с высоким входным сопротивлением. Весьма перспективным является также использование их (с изолированным затвором) в цифровых и логических схемах.

Дата добавления: 2014-01-15