12)Полевые транзисторы с индуцированным каналом
Транзисторы с индуцированным каналом отличаются тем, что область канала приобретает электропроводность заданного типа лишь при наличии напряжения на затворе: отрицательного в транзисторе с подложкой из кремния n - типа и положительного в транзисторе с подложкой из кремния p - типа.Рассмотрим принцип работы транзистора с индуцированным затвором на примере транзистора с подложкой из кремния p - типа (рис.4.30).
Сток и исток представляют собой в этом случае n - области. Когда на затворе нет напряжения, ток в канале очень мал, так как снова имеем два встречновключённых p - n перехода. При подаче напряжения на затвор транзистора, положительного относительно подложки, в диэлектрике образуется электрическое поле, силовые линии которого направлены так, как показано на рисунке. Это поле начнёт вытеснять дырки из поверхностного слоя (из канала) вглубь проводника. При некотором напряжении на затворе, называемым пороговым напряжением, дырки вытесняются из области канала, а их место занимают электроны, втянутые полем из объёма полупроводника (это явление называется «обогащение носителями»). Канал становится проводящим (n - типа) и соединяет собой области стока и истока, также n - типа. Образуется однородная среда. Если к стоку приложить напряжение, то протекает ток, образованный электронами. При увеличении положительного напряжения, прикладываемого к затвору, канал расширится и ток, протекающий в цепи исток - канал - сток увеличится. В транзисторе с подложкой из кремния n - типа процесс происходит аналогично, только на затвор подают отрицательное напряжение.За счёт того, что полевые транзисторы управляются полем (величиной напряжения приложенного к затвору), а не током, протекающим через базу (как в биполярных транзисторах), полевые транзисторы потребляют значительно меньше энергии, что особенно актуально в схемах ждущих и следящих устройств, а также в схемах малого потребления и энергосбережения (реализация спящих режимов).Устройства, построенные с помощью полевых транзисторов - наручные кварцевые часы и пульт управления от телевизора, так же радио передающие устройства.
13) Мдп транзистор
В основе работы МДП транзистора лежит эффект управления поверхностной проводимостью и поверхностным током с помощью затвора. Для того, чтобы обеспечить прохождение управляемого тока под затвором, создают две электродные области: исток и сток.
Полупроводниковые области истока и стока создают из сильно легированного, обладающего хорошей проводимостью, материала, отличающегося по типу проводимости от материала базового кристалла. Таким образом, при отсутствии разности потенциалов на затворе между истоком и стоком оказываются два встречно включенных диода и, соответственно, ток в этой цепи будет равен обратному току одного из диодов, т.е. весьма мал, и транзистор будет находиться в закрытом состоянии. Для того, чтобы транзистор открылся, на затвор необходимо подать такой потенциал относительно потенциала подзатворной области, чтобы на поверхности произошла инверсия проводимости. При этом под затвором индуцируется область n типа, образующая канал, соединяющий n+ области истока и стока, встречно включенные, pn переходы исчезают и в стоковой цепи начинает протекать ток. Разность потенциалов затвора, при которой происходит инверсия проводимости подзатворной области и начинает протекать ток, называют пороговой (Uп). Стоковый ток тем выше, чем больше индуцированный в канале заряд и, соответственно, больше проводимость индуцированного канала.
При работе транзистора в усилительном режиме полярность напряжения на стоке относительно истока задается такой, чтобы основные носители дрейфовали к стоку.
Полярность напряжений, подаваемых на электроды МДП с индуцированными n и p каналами при их работе в усилительном режиме, противоположна. Для n канального транзистора на затвор подается плюс относительно истока, на p канальный транзистор минус. За сток принимается тот электрод, к которому дрейфуют основные носители, т.е. в p канальном транзисторе сток должен быть отрицательным относительно истока и в n канальном – положительным.
Вольтамперные характеристики МДП транзистора: выходные (слева) и передаточные (справа).