13

Полевой транзистор- полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока осуществляется изменением проводимости проводящего канала с помощью поперечного электрического поля. Ток полевого транзистора обусловлен потоком основных носителей.

Электроды ПТ(полевого транзистора) называют истоком(И), стоком(С) и затвором(З). Управляющее напряжение прикладывается между затвором и истоком. От напряжения между затвором и истоком зависит проводимость канала, следовательно, и величина тока. Следовательно ПТ можно считать источником тока, управляемого напряжением затвор-исток. Если амплитуда изменению управляющего сигнала достаточно велика, то сопротивление канал может меняться в больших пределах. В таком случае ПТ можно использовать, как электронный ключ.

По конструкции ПТ делятся на две группы

• С управляющим p-n- переходом

• С металлическим затвором, изолированным диэлектриком.

Транзисторы второго вида называют МДП- транзисторами (металл- диэлектрик- полупроводник). В большинстве случаев диэлектриком является двуокись кремния SiO₂, поэтому используют название МОП- транзисторы(металл- окисел- полупроводник).

Проводимость канала ПТ может быть электронной или дырочной. Если ПТ имеет электронную проводимость, то он называется n-канальным. Транзистор с дырочной проводимостью- p-канальным.

Преимущества МОП- транзисторов:

1. Высокое входное сопротивление и малое потребление энергии.

2. На кристалле интегральной схемы занимают меньшую площадь, чем биполярные.

3. В технологии производства интегральных схем на МОП- транзисторах требуют меньше операций, чем на биполярных.

УГО транзистора:

Классификация:

1. По материалу

2. По мощности рассеивания

3. По диапазону рабочих частот

4. По методу изготовления

14

Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом

Структура полевого транзистора с каналом n-типа:

Между стоком и истоком формируется канал из слабо обогащенного полупроводника n-типа. Две области затвора содержат сильно обогащенный полупроводник p-типа. Принцип действия основа на изменении проводимости канала за счёт изменения его поперечного сечения. При прикладывании к p-n переходу прямого напряжения возникает диффузионная емкость, она увеличивается при увеличении прямого напряжения, при этом ширина барьера уменьшается.

Характеристики. Входные отсутствуют, т.к входной ток равен нулю. На выходной можно выделить три точки- отсечки, линейную, насыщения. В линейной области ВАХ представляют прямые, наклон которых зависит от напряжения затвор-исток. В линейной области ПТ можно использовать, как резистор, где сопротивление регулируется напряжением затвора

15

Транзисторы со встроенным каналом.

Структура

Подложка служит для создание на ней канал n-типа. У МОП транзисторов есть доп-ный вывод от подложки. Металлический затвор отстоединен от проводника диэлектриком. Области стока и истока легироаны сильнее, чем канал и обозначены n⁺. В качестве диэлектрика- слой двуокиси кремния.

При подаче отрицатеьного напряжения на затвор металлический электор заряжается отриц-но. На прилегающей к диэлектрику области образуется обедненный слой. Ширина слоя зависит от U_зи. Такой режим наз-ся «режим обеднения».

При неккоторй величине отрицательного U_зи канал полностью перекрывается обедненным слоем и ток прекращается. Это наз-ся напряжение отсечки и обозначают U_отс.

Ток МОП транзистора при нулевом напряжении на затворе имеет ненулевое значение и называется начальным. Если U_зи.>0, то число электронов увеличивается. Это приводит к увеличению проводимости канала. Такой режим работы называют режимом обогащения.

ВАХ:

16

МОП- транзисторы с индуцированным каналом

Структура::

Канал возникает только при подаче на затвор напряжения определенной полярности. При нулевом напряжении канал отсутствует. При этом между стоком и истоком включены два обратно смещенных p–n перехода. Один p–n переход образуется на границе между подложкой и стоком, а другой – между подложкой и истоком. Таким образом, при нулевом напряжении на затворе сопротивление между стоком и истоком очень велико, ток стока ничтожно мал и транзистор находится в состоянии отсечки.

Если между затвором и истоком включен источник то электрическое поле затвора выталкивает дырки из приповерхностного слоя подложки и притягивает в этот слой электроны. В результате в области подложки, примыкающей к диэлектрику, образуется проводящий канал n-типа. Такой канал называют индуцированным. С увеличением положительного напряжения затвор-исток U _зи растет концентрация электронов в канале, следовательно, увеличивается его проводимость.

Если между стоком и истоком приложено положительное напряжение, в индуцированном канале возникает ток стока.

Если между стоком и истоком приложено положительное напряжение, в индуцированном канале возникает ток стока. Его величина зависит от напряжения U _зи , и от напряжения сток-исток U _си . Напряжение затвора называют пороговым и обозначают

U _0. Пороговое напряжение МОП-транзистора с индуцированным каналом n-типа положительно.

Чем больше напряжение затвор-исток превышает пороговое, тем большее количество электронов втягивается в канал, увеличивая его проводимость. Если при этом напряжение сток-исток невелико, проводимость канала равна U _зи - U ₀ .

Если напряжение сток-исток превышает напряжение насыщения U _нас = U _зи - U ₀ , транзистор переходит в режим насыщения и рост тока прекращается.

Таким образом, при малых напряжениях сток-исток МОП-транзистор эквивалентен линейному резистору, сопротивление которого регулируется напряжением затвора.