Полевой транзистор с изолированным затвором (ПТИЗ)

Полевые транзисторы с изолированным затвором изготовляются в виде структуры металл-диэлектрик-полупроводник и кратко называются МДП – транзисторами (или МОП-транзисторами, металл-оксид-полупроводник). В таких транзисторах электрод затвора изолирован от полупроводникового канала с помощью слоя диэлектрика из двуокиси кремния SiO₂. Электроды стока и истока располагаются по обе стороны от затвора и имеют контакт с полупроводниковым каналом (рис.3.6). Ток утечки канала пренебрежимо мал даже при высоких температурах. Полупроводниковый канал может быть обеднен или обогащен носителями заряда. При обедненном канале электрическое поле затвора повышает его проводимость, поэтому канал называют индуцированным. Если канал обогащен носителями заряда, то он называется встроенным. Электрическое поле затвора приводит к обеднению канала носителями заряда. Проводимость канала может быть электронной или дырочной. Канал с электронной проводимостью называется п – каналом, с дырочной – р -каналом.

Графическое изображение ПТИЗ изображено на рис.3.7. Канал транзистора изображается вертикальной штриховой или сплошной линией. Штриховая линия означает индуцированный канал, сплошная – встроенный.

В транзисторе со встроенным каналом ток через канал существует при подаче на сток положительного напряжения и при нулевом напряжении на затворе. При подаче на затвор отрицательного напряжения возникает вертикальное электрическое поле между подложкой и затвором, которое выталкивает электроны из канала, в результате чего проводимость канала уменьшается. При положительном напряжении канал обогащается электронами, и его проводимость возрастает.

В транзисторе с индуцированным каналом при подаче на сток положительного напряжения и нулевом напряжении на затворе проводящий канал между источником и стоком отсутствует. При подаче на затвор положительного напряжения возникает поперечное электрическое поле, направленное перпендикулярно поверхности полупроводника, которое выталкивает из приповерхностного слоя дырки и притягивает электроны.

Статические характеристики МДП-транзисторов с индуцированным каналом. Статические выходные (стоковые) характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом n -типа показаны на рис.3.9. Ток стока зависит как от напряжения затвор-исток u_зи, так и от напряжения сток-исток. Поэтому следует рассматривать два вида характеристик: зависимость тока стока от напряжения сток-исток и зависимость тока стока от напряжения затвор-исток . Входной ток затвора практически равен нулю, поэтому нет смысла рассматривать входные характеристики.

Внешне семейство выходных характеристик такое же, как и для транзистора с управляющим переходом. Отличие состоит в том, что эти характеристики при положительных напряжениях на затворе. При малых значениях напряжения сток-исток, когда канал не перекрыт, ток линейно нарастает с ростом u_си. По мере роста напряжения канал сужается и рост тока замедляется. При напряжении u_си = u_зи – u_пор канал перекрывается, и транзистор переходит в режим насыщения.

На этом же рисунке представлена управляющая характеристика МДП-транзистора, соответствующая некоторому постоянному напряжению и_{с 0}. При u_зи < u_пор канал между стоком и истоком отсутствует, поэтому ток стока практически равен нулю. При u_зи > u_пор между стоком и истоком существует канал, толщина которого увеличивается по мере роста u_зи , что обусловливает рост тока.

Характеристики МДП-транзисторов со встроенным каналом отличаются тем, что при u_зи =0 существует ток стока. При u_зи > 0 он возрастает, при u_зи < 0 – уменьшается (рис. 3.10).

Дата добавления: 2014-01-06