1.4.4 Мнон - транзистори

МНОН-транзистори (метал-нітрид-оксид-напівпровідник) має наступну конструкцію: на поверхні кристала перебуває тонкий шар діоксида кремнію, зверху на нього нанесений шар нітриду кремнію, що набагато більше шару діоксида кремнію а далі металевий затвор.

МНОН-транзистори як і ЛІЗМОН-транзистори застосовуються для побудови пам'яті. Елемент пам'яті, побудований на МНОН-транзисторі, може працювати в тих же режимах, що й ЛІЗМОН-транзистор (програмування, зберігання, зчитування й стирання інформації).

В

U_зв

а) б)

Рисунок 1.23 – МНОН-Транзистор:

а) - структурна схема;

б) - ВАХ МНОН-транзистора.

МНОН-транзистори з каналом -типу працюють у такий спосіб. До затвора МНОН-транзистора, у якому створюється заряд, подають позитивний імпульс напруги амплітудою близько 20 В. На електрони діє сильне електричне поле й вони розвивають достатню енергію, щоб пройти з підкладки через тонкий шар оксиду товщиною близько 5 нм у шар нітриду. У результаті в нітриді з’являється нерухливий негативний заряд. Цей заряд виконує функцію носія інформації. Наявність заряду свідчить про логічний нуль, а відсутність заряді – логічній одиниці. Транзистор, у якому відсутній заряд, відкривається робочим сигналом.

На рисунку 1.23, б зображена характеристика МНОН-транзистора , що показує, що в МНОН-транзисторі заряд екранує дія позитивної напруги на затвор, у результаті чого підвищується гранична напруга настільки, що робочий сигнал не може відкрити транзистор. Занесення заряду під затвор транзистора називається процесом програмування.

Процес зчитування інформації в МНОН-транзисторах здійснюється також як і в ЛІЗМОН-транзисторах.

Режим стирання забезпечується в такий спосіб: якщо в діелектрику транзистора є заряд (тобто транзистор перебуває в стані логічного нуля), те для переходу в стан логічної одиниці цей заряд виштовхують із під затвора негативним імпульсом напруги величиною 30-40 В, що подається на затвор щодо підкладки.

1.4.5 МЕН-транзистори (транзистори Шотки)

Польові транзистори МЕН-типу мають структуру “метал-напівпровідник”; їх будують на основі арсеніду галію (AsGa — з'єднання галію з миш'яком). У порівнянні з германієм AsGa має наступні переваги:

• більше високу рухливість електронів у слабких електричних полях (приблизно в п'ять разів);

• майже в півтора разу ширше заборонену зону, що забезпечує високий питомий опір підкладки (як наслідок, підкладки з AsGa служать напівізолюючим матеріалом);

• дуже малі паразитні ємності між електродами МЕН-транзистора. На основі арсеніду галію досягається десятикратне підвищення швидкодії схем при зниженні потужності споживання вдвічі. Однак арсенід галію не дозволяє будувати МЕН-транзистори з ізольованим затвором, оскільки він не утворить стійких оксидів. У польових МЕН-транзисторах використовують бар'єр Шотки на границі контакту металу з напівпровідником. Тому МЕН-транзистори також називають "польовими транзисторами з бар'єром Шотки" (ПТШ).

В

Іс

U_зв

U_{зв max}

а) б)

Рисунок 1.24 - Стуруктура та стоко-затворні характеристики МЕН-транзистора

Для забезпечення омічних контактів із витокомі стоком застосовують металеві електроди на основі композиції германій-золото. На поверхню підкладки між контактами наносять шар діелектрика, наприклад, діоксида кремнію. Металевий електрод затвора створює в каналі збіднений електронами шар — бар'єр Шотки висотою 0,8 В. Просторові розміри бар'єра змінюються під дією напруги затвора. Властиво провідний канал товщиною обмежений областю бар'єра й підкладкою. Між затвором і витоком подається керуюча напруга , а на стік — напруга живлення плюс . При зміні, що управляє напруги змінюється товщина збідненого шару й провідного каналу , його провідність і струм стоку.

На рис.1.24,б представлені стоко-затворні характеристики нормально відкритого (крива 1) і нормально закритого (крива 2) МЕН-транзистора, а також їхня вхідна характеристика (крива 3). Для нормально відкритих МЕН-транзисторів керуюча напруга на затворі, при якому протікає струм стоку , може змінюватися від негативних значень до невеликих позитивних (не більше 0,6 В). При напругах, більших В, у його каналі виникає струм затвора , оскільки відкривається перехід метал-напівпровідник. Тому струм стоку обмежений значенням . Для нормально закритих транзисторів напруга затвора, при якій протікає струм стоку, позитивна й може змінюватися тільки у вузьких межах (0...0,6 В). Максимальний струм стоку обмежений значенням . Для транзисторів з однаковими розмірами каналу (довжиною й шириною) . У схемотехніці застосовують нормально закриті й нормально відкриті МЕН-транзистори.