Полевой транзистор с управляющим p-n переходом, с изолированным затвором, МДП и МОП-транзисторы

В транзисторе с n -каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток стока I_с. Между затвором и истоком приложено обратное напряжение, запирающее p–n -переход, образованный n -областью канала и p -областью затвора.

При повышении напряжения сток–исток до U _си ⁼U _зап –[U _зи ] происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока I с прекращается (участок насыщения). Дальнейшее увеличение напряжения U _си приводит к пробою p–n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

Основными преимуществами полевых транзисторов с управляющим p–n- переходом перед биполярными являются высокое входное сопротивление, малые шумы, простота изготовления, низкое падение напряжения на открытом полностью канале. Однако они обладают таким недостатком, как необходимость работать в отрицательных областях ВАХ, что усложняет схемотехнику.

Полевые транзисторы с изолированным затвором бывают двух типов: с встроенным каналом (создается при изготовлении) и с индуцированным каналом (канал возникает при работе транзистора).

0

0

I _c

I _c

U''' _зи > U'' _зи

U'' _зи > U' _зи

U' _зи > 0

U _зи

U _си

а)

б)

С индуцированным каналом: на подложке из полупроводника р -типа около истока и стока формируются области n -типа с повышенной концентрацией носителей заряда. На поверхности подложки располагается металлический затвор, изолированный от нее слоем диэлектрика. Между стоком и истоком приложено положительное напряжение U _си. Пока управляющее напряжение между затвором и истоком U _зи отсутствует, ток стока равен нулю, так как цепь исток –подложка – сток представляет собой два включенных навстречу друг другу p–n -перехода. Если на затвор подать положительное напряжение, то под действием электрического поля электроны подложки будут перемещаться в направлении к затвору, а дырки – в глубь подложки. В поверхностном слое подложки между истоком и стоком образуется тонкий слой с повышенной концентрацией электронов. Кроме того, часть электронов диффундирует из областей истока и стока. Поэтому между истоком и стоком образуется (индуцируется) канал по которому перемещаются носители заряда, и ток стока при этом становится отличным от нуля. Очевидно, что с повышением напряжения на затворе увеличивается электрическая проводимость канала, и, следовательно, возрастает ток стока.

Со встроенным каналом (рис.1.20): создается технологически в поверхностном слое подложки. Это тонкий слой полупроводника, соединяющий исток со стоком, одинакового с ними типа электропроводности. В таком транзисторе при наличии между стоком и истоком напряжения U _си и при нулевом напряжении на затворе ток стока будет отличен от нуля. При увеличении в сторону положительных (для канала n-типа) значений напряжения между затвором и истоком электрическая проводимость канала за счет обогащения носителями заряда будет увеличиваться, с ток стока – возрастать. Отрицательное напряжение между затвором и истоком будет вызывать сужение канала (обеднение носителями), ток стока будет уменьшаться, а при достижении напряжением некоторого порогового значения — прекратится. Таким образом, транзистор с встроенным каналом управляется разнополярными напряжениями.

I _c

I _c

U _зи > 0

U _зи = 0

U _зи < 0

U _зи

U _си

а)

б)

З

С

И

в)

Дата добавления: 2014-01-03