1.7.4. Полевые транзисторы со встроенным каналом

Структура полевого транзистора со встроенным каналом представляет собой полупроводник с высоким удельным сопротивлением (называется подложкой), где созданы две пространственно разнесенные сильно легированные области с нанесенными металлическими электродами - сток и исток (рис 1.7.4.1.). Между стоком и истоком в поверхностном слое подложки создается канал с тем же типом проводимость, что и сток и исток.

Рис 1.7.4.1. Структура полевого транзистора со встроенным каналом

Поверхность подложки между стоком и истоком покрывается пленкой диэлектрика, на которую сверху наносится металлический электрод - затвор.

По структуре используемых материалов -металл-диэлектрик-полупроводник - полевые транзисторы с изолированным затвором также называют МДП- транзисторами.

Полевые транзисторы в основном изготавливаются на основе кристалла кремния, при этом диэлектрическая пленка под электродом затвора создается окислением поверхности подложки. То есть получается следующая структура затвора: металл-окисел-полупроводник - и транзисторы с изолированным затвором называют МОП- транзисторами.

Наличие встроенного проводящего канала (как и для случая полевого транзистора с управляющим электронно-дырочным переходом рассматривается схема включения с общим истоком) приводит к тому, что при нулевом напряжении на затворе существует некоторый начальный ток стока (ток ).

Уменьшение напряжения на затворе приводит к снижению концентрации носителей заряда в канале и, соответственно, к снижению тока стока.

Увеличение напряжения на затворе вызывает повышение концентрации свободных носителей заряда в канале и рост тока стока.

Соответственно транзистор работает в режиме обеднения ( ), либо в режиме обогащения ( ).

Статические выходные характеристики и характеристики передачи полевого транзистора со встроенным n-каналам приведены на рисунке 1.7.4.2..

Рис 1.7.4.2. Статические выходные характеристики и характеристики передачи полевого транзистора со встроенным n-каналам

1.7.5. Полевые транзисторы с индуцированным каналом

Как и ранее рассмотрим включение полевого транзистора в схему с общим истоком (см рис. 1.7.5.1.). При этом на сток подается положительное напряжение. При отсутствии напряжения на затворе начальный ток сток незначителен, так как он определяется током обратно смещенного электронно-дырочного перехода (те током неосновных носителей).

Рис. 1.7.5.1.

При отсутствии напряжения на электродах транзистора в теле полупроводника существуют два электронно-дырочных перехода (см. рис. 1.7.5.2.)

Рис. 1.7.5.2.	Рис. 1.7.5.3.

Повышение напряжения на затворе ( ) создает электрическое поле, которое проникает в подложку и приводит вначале к обеднению основными носителями тонкого слоя непосредственно под затвором (в рассматриваемом случае дырками) (см. рис. 1.7.5.3.).

При некотором значении напряжения на затворе, получившем название порогового, под затвором возникает слой с определенной концентрацией электронов (инверсный слой). Тем самым образуется канал между истоком и стоком и в цепи стока начинает протекать ток, обусловленный движением электронов.

Дальнейшее увеличение напряжения на затворе ( ) приводит как к увеличению поперечного сечения канала, так и концентрации электронов в нем и, следовательно, тока стока.

Ток затвора очень мал, так как он определяется током утечки через диэлектрик.

Подача положительного напряжения на сток вызывает протекание тока стока, а также изменение конфигурации электронно-дырочного перехода (см. рис. 1.7.5.4.).

Рис. 1.7.5.4.	Рис. 1.7.5.5.

При некотором напряжении на стоке (U_синас) происходит практически полное перекрытие сечения индуцированного канала и ток стока далее не возрастает (см. рис. 1.7.5.5.).

Выходные статические характеристики транзистора с индуцированным каналам аналогичны характеристикам транзистора с управляющим электронно-дырочным переходом . Статические характеристики передачи полевых транзисторов с индуцированным каналом начинаются со значения .

а)

б)

Рис. 1.7.5.6. а) Выходные статические характеристики полевого транзистора с индуцированным каналам. б) Статические характеристики передачи полевых транзисторов с индуцированным каналом