15. Полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом. Структура, принцип работы. Основные параметры, стокозатворные и выходные характеристики
Полупроводниковые приборы, работа которых основана на модуляции сопротивления полупроводникового материала поперечным электрическим полем, называют полевыми транзисторами. У них в создании электрического тока участвуют носители заряда только одного типа (электроны или дырки).
Полевые транзисторы бывают двух видов; с управляющим p-n-переходом и со структурой металл - диэлектрик - полу-проводник (МДП-транзисторы).
Транзистор с управляющим р-я-переходом (рис.1) представляет собой пластину (участок) из полупроводникового материала, имеющего электропроводность определенного типа, от концов которой сделаны два вывода — электроды стока и истока. Вдоль пластины выполнен электрический переход (р-n-переход или барьер Шотки), от которого сделан третий вывод-затвор. Внешние напряжения прикладывают так, что между электродами стока и истока протекает электрический ток, а напряжение, приложенное к затвору, смещает электрический переход в обратном направлении.
Работа полевого транзистора с управляющим p-n-переходом основана на изменении сопротивления канала за счет изменения размеров области, обедненной основными носителями заряда, которое происходит под действием приложенного к затвору обратного напряжения.
Электрод, от которого начинают движение основные носители заряда в канале, называют истоком, а электрод, к которому движутся основные носители заряда, называют стоком. Упрощенная структура полевого транзистора с упра-вляющим p-n-переходом приведена на рис.1а. Условные обозначения даны на рис.1б, 1в, а структуры выпускаемых промышленностью полевых транзисторов – на рис.1г-е.
Характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.
а) выходные; б) входная;
в) стокозатворная.
Основные параметры полевых транзисторов.
1). Крутизна характеристики
2). Крутизна характеристики по
подложке
3). Начальный ток стока Ic нач – ток стока при нулевом напряжении UЗИ; у транзисторов с управляющим p-n-переходом Iс нач = 0,2 – 600 мА; с технологически встроенным каналом Iс нач = 0,1 – 100 мА; с индуцированным каналом Iс нач = 0,01 –
0,5 мкА.
4). Напряжение отсечки UЗИ отс (UЗИ отс = 0,2 – 10 В).
5). Пороговое напряжение UЗИ пор (UЗИ пор = 1 – 6 В).
6). Сопротивление сток – исток в открытом состоянии Rси отк (Rси отк = 2 – 300 Ом).
7). Постоянный ток стока Ic max Ic max от 10 мА до 0,7 А).
8). Остаточный ток стока Ic ост – ток стока при напряжении UЗИ отс Ic ост = 0,001 – 10 мА).
9). Максимальная частота усиления fp – частота, на которой коэффициент усиления по мощности Кур равен единице (fp – десятки - сотни МГц).
29
16. Полевые транзисторы с изолированным затвором со встроенным и с индуцированным каналом. МДП, МОП, МНОП- транзисторы. Структура, принцип работы. Стокозатворные и выходные характеристики. Основные параметры
МДП-транзисторы (металл-диэлектрик-полупроводник) могут быть двух типов: транзисторы со встроенными каналами (канал создается при изготовлении) и транзисторы с индуцированными каналами (канал возникает под действием напряжения, приложенного к управляющим электродам).
Транзисторы первого типа могут работать как в режиме обеднения канала носителями заряда, так и в режиме обогащения. Транзисторы второго типа можно использовать только в режиме обогащения. У МДП-транзисторов в отличие от транзисторов с управляющим р-n-переходом металлический затвор изолирован от полупроводника слоем диэлектрика и имеется дополнительный вывод от кристалла, на котором выполнен прибор (рис.1), называемый подложкой.
а – планарный транзистор с индуцированным каналом;
б – планарный транзистор со встроенным каналом.
Структура и характеристики МДП-транзисторов.
а) структура; б) выходные
характеристики с индуцированным
каналом; в) выходные
характеристики со встроенным каналом.
МОП-транзисторы (металл-оксид-полупроводник) – это МДП-транзисторы с диэлектриком из диоксида кремния SiO2.
МНОП-транзисторы – это структура типа металл-нитрид-оксид-полупроводник, в которой диэлектрик под затвором выполнен двухслойным.
Основные характеристики полевых транзисторов.
1). Крутизна характеристики 2). Крутизна характеристики по подложке
3). Начальный ток стока Ic нач – ток стока при нулевом напряжении UЗИ; у транзисторов с управляющим p-n-переходом Iс нач = 0,2 – 600 мА; с технологически встроенным каналом Iс нач = 0,1 – 100 мА; с индуцированным каналом Iс нач = 0,01 – 0,5 мкА.
4). Напряжение отсечки UЗИ отс (UЗИ отс = 0,2 – 10 В).
5). Пороговое напряжение UЗИ пор (UЗИ пор = 1 – 6 В).
6). Сопротивление сток – исток в открытом состоянии Rси отк (Rси отк = 2 – 300 Ом).
7). Постоянный ток стока Ic max Ic max от 10 мА до 0,7 А).
8). Остаточный ток стока Ic ост – ток стока при напряжении UЗИ отс Ic ост = 0,001 – 10 мА).
9). Максимальная частота усиления fp – частота, на которой коэффициент усиления по мощности Кур равен единице (fp – десятки - сотни МГц).
30