Физические основы электроники. Глазачев А.В - 85 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
85
Структура в обоих типах полевых транзисторов с изолированным затвором одинакова: металл –
окисел (диэлектрик) – полупроводник, то такие транзисторы еще называют МОП-транзисторами (ме-
тал – окисел – полупроводник), или МДП-транзисторами (металл – диэлектрик –полупроводник).
4.5.1. Полевой транзистор с изолированным затвором со встроенным каналом
Устройство полевого транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом показано на
рис. 4.6. Он представляет собой монокристалл полупроводника, обычно кремния, где создана электро-
проводность какого-либо типа, в рассматриваемом случае p-типа. В нем созданы две области с элек-
тропроводностью противоположного типа (в нашем случае
+
n
-типа), которые соединены между собой
тонким приповерхностным слоем этого же типа проводимости. От этих двух зон сформированы элек-
трические выводы, которые называют истоком и
стоком. На поверхности канала имеется слой ди-
электрика (обычно диоксида кремния
2
SiO ) толщи-
ной порядка 0,1 мкм, а на нем методом напыления
наносится тонкая металлическая пленка, от которой
также делается электрический вывод – затвор. Ино-
гда от основания (называемого подложкой (П)) так-
же делается вывод, который накоротко соединяют с
истоком.
Если в отсутствии напряжения на затворе при-
ложить между истоком и стоком напряжение
си
U
любой полярности, то через канал потечет ток, пред-
ставляющий собой поток электронов. Через подлож-
ку ток не потечет, так как один из p–n-переходов бу-
дет находиться под действием обратного напряже-
ния.
При подаче на затвор отрицательного напряжения относительно истока, а следовательно и кри-
сталла, в канале возникает поперечное электрическое поле, которое будет выталкивать электроны из
области канала в основание. Канал обедняется основными носителями – электронами, его сопротивле-
ние увеличивается, и ток стока уменьшается. Чем больше отрицательное напряжение на затворе, тем
меньше этот ток. Такой режим называется режимом обеднения.
При подаче на затвор положительного напряжения, относительно истока, направление попереч-
ного электрического поля изменится на противоположное, и оно будет, наоборот, притягивать элек-
троны из областей истока и стока, а также из кристалла полупроводника. Проводимость канала увели-
чивается, и ток стока возрастает. Такой режим называется режимом обогащения.
Рассмотренный транзистор, таким образом, может работать как в режиме обеднения, так и режи-
ме обогащения токопроводя-
щего канала, что иллюстриру-
ют его выходные характери-
стики (рис. 4.7, а) и характери-
стика управления (рис. 4.7, б).
Выходные характеристи-
ки МДП-транзистора подобны
выходным характеристикам
полевого транзистора с управ-
ляющим p–n-переходом. Это
объясняется тем, что при уве-
личении напряжения
си
U от
нуля сначала действует закон
Ома и ток растет практически
прямо пропорционально на-
пряжению, а затем при некото-
ром напряжении
си
U канал
p
+
n
+
n
2
SiO
И
З
П
Рис. 4.6. Структура полевого транзистора
с изолированным затвором
со встроенным каналом n-типа
с
I
зи
U
+
зи
U
-
const
си
=
U
отсзи
U
с
I
си
U
В0
зи
=
U
В0
зи
>
U
В0
зи
<
U
}
}
Рис. 4.7. Статические характеристики МДП-транзистора
со встроенным каналом n-типа

Страницы