3.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором

В отличие от полевых транзисторов с управляющим p-n переходом в

МОП-транзисторах электрод затвора изолирован от канала слоем

диэлектрика толщиной 0,2…0,3 мкм, в качестве которого обычно применяют

окисел (двуокись кремния SiO2).

Структура такого транзистора представлена на рис. 49. Если в этой

структуре окисел заменить на p -слой, то мы возвратимся к транзистору с p-n

переходом. Транзистор со структурой, показанной на рис.49, называется

МОП-транзистор: М-металл, О-окисел, П-полупроводник. Английское

название транзистора: MOSFET-Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-

Transistor. Вывод П - это подложка, т.е. слой, на который наложен слой n -

канала. Вывод подложки снабжают стрелкой, указывающей тип канала.

Обычно подложку присоединяют к истоку. Причем иногда это делается

внутри транзистора. Ее можно оставить и не присоединенной.

МОП-транзисторы имеют две конструктивные разновидности – с

встроенным каналом и с индуцированным каналом. Обозначение на схеме

транзистора с встроенным каналом n-типа показано на рис. 50. Таким

22

транзистором является КП 305X. Х- буква, характеризующая параметры.

Обозначение транзистора с каналом p-типа, приведено на рис. 51.

При работе с МОП-транзисторами необходимо соблюдать меры

предосторожности. Изоляция затвора в МОП-транзисторе приводит к тому,

что такой транзистор очень чувствителен к статическим зарядам, из-за

которых может появиться большой потенциал на затворе и произойти

пробой изоляции. Поэтому МОП-транзисторы поставляются с выводами,

замкнутыми между собой временной перемычкой. Лучше не удалять эту

перемычку, пока транзистор не впаян в схему. У некоторых МОП-

транзисторов имеются встроенные защитные диоды и поэтому они не боятся

статического электричества.

3.2.1. Входные и выходные характеристики моп - транзистора с

встроенным каналом n -типа (КП 305)

Характеристики показаны на рис. 52. Недостаток транзистора с такими

характеристиками: Uзи=0, а прибор проводит, т.е. у рассмотренных ранее

транзисторов при Uзи=0 существует ток стока. Иногда желательно, чтобы

при Uзи=0, Iс=0. Этим свойством обладают полевые транзисторы с

индуцированным (наведенным) каналом.

3.2.2. МОП - транзисторы с индуцированным каналом

Предыдущие МОП-транзисторы имели встроенный канал (p или n-

типа). Эти транзисторы при Uзи=0 проводят. В полевом транзисторе с

индуцированным каналом при Uзи=0 ток отсутствует.

Структура транзистора с индуцированным каналом p-типа представлена

на рис. 53. В теле подложки n-типа имеются две сильно легированные

области с противоположным относительно подложки типом проводимости

(p-типа). Одна из этих областей используется как исток И, другая – как

сток С. Электрод затвора З изолирован от полупроводниковой пластины

слоем диэлектрика (SiO2) толщиной 0,2…0,3 мкм. Исток, сток и подложка

имеют контакты с соответствующими полупроводниковыми областями и

снабжены выводами.

Т.к. высоко легированные р-области истока и стока с полупроводником

подложки n-типа образуют p-n переходы, то при любой полярности

напряжения сток-исток один из этих переходов оказывается включенным в

обратном направлении и препятствует протеканию тока канала,

следовательно, между истоком и стоком отсутствует токопроводящий канал.

При подаче отрицательного напряжения на затвор его отрицательный

потенциал отталкивает электроны в подложке n-типа от затвора. При

некотором отрицательном пороговом напряжении на затворе относительно

истока и подложки Uзи пор<0 в подложке n-типа возникает обедненный

основными носителями (электронами) инверсный поверхностный слой р-

типа, образованный дырками. Этот слой соединяет р-области истока и стока

и формирует между ними токопроводящий канал p-типа. Дырки в

23

индуцированном канале являются неосновными носителями заряда n-

области, поэтому считается, что канал работает в режиме обогащения.

Изображение на схеме МОП-транзистора с индуцированным каналом p-

типа показано на рис. 54. У такого транзистора канал показан в виде

прерывистой линии, которая подчеркивает, что собственный проводящий

канал между стоком и истоком отсутствует. Типы транзисторов с

индуцированным каналом p-типа: КП 301, КП 304.

Входные и выходные характеристики транзистора с индуцированным

каналом p-типа приведены на рис. 55. Транзистор начинает проводить ток

при |Uзи|=|Uпор|. Здесь Uпор называется . пороговое напряжение.

На рис. 56 показано изображение МОП - транзистора с индуцированным

каналом n-типа. Входная характеристика приведена на рис. 57.