1.3. Типы, характеристики и свойства пт

1.3.1. Общие сведения

С точки зрения разработчиков радиоэлектронной аппаратуры разделение ПТ на типы целесообразно производить исходя из особенностей их электрических характеристик. По аналогии с ламповой техникой для описания электрических свойств ПТ часто используют характеристики передачи, показывающие зависимость выходного тока от выходного напряжения, при фиксированном выходном напряжении. Характеристики передачи основных типов ПТ приведены на рисунке 1.1.

Параметры, характеристики и свойства ПТ рассматриваются в монографиях [1-7], обзорных статьях [8-9]. Особенности ПТ с p-n-переходом и некоторые возможности их применения в электронных схемах описаны в работах [1,6 и др.].

Полевые транзисторы являются весьма перспективными компонентами для микроэлектроники. Они легко объединяются в большие интегральные схемы. Особенно ценным является то, что при изготовлении ПТ используются те же процессы, что и при изготовлении других компонентов. Цифровым интегральным схемам на МДП ПТ посвящены монографии [4, 10 и др.].

Рис. 1.1. Характеристики передачи основных типов ПТ

1 – n-канальный ПТ с p-n-переходом, 2- р-канальный ПТ с p-n-переходом, 3- МДП ПТ с индуцированным каналом n-типа, 4 – МДП ПТ со встроенным

каналом n-типа, 5- МДП ПТ с индуцированным каналом р-типа,

6 – МДП ПТ со встроенным каналом р–типа

На основе ПТ разработан ряд новых функциональных узлов: микрофон с электромеханическим преобразователем, саморазвертывающийся датчик изображения, пьезопреобразователь, тензопреобразователь, транзистор с резонирующим затвором, активные элементы для непосредственной замены электронных ламп (фетроны), фототранзисторы и т.д.

В ряде работ ПТ обследованы с точек зрения температурной стабильности, радиационных эффектов и надежности.

1.3.2. Типы полевых транзисторов

Отечественной промышленностью освоен выпуск транзисторов, имеющих различную технологическую структуру: транзисторы с p-n-переходом, транзисторы с изолированным затвором и транзисторы с барьером Шоттки. У транзисторов с p-n-переходом управляющее поле создается p-n-переходом, обычно смещенным в обратном направлении, который управляет сечением токопроводящего канала. Условные обозначения транзисторов и полярность напряжений для р-канальных и n-канальных приборов в режиме усиления приведены на рисунке 1.2 а и 1.2 б, соответственно. К р-канальным транзисторам относятся приборы КП103, и n- канальным – КП303.

а) б) в) г) д)

Рис. 1.2. Условные обозначения транзисторов

У транзисторов с изолированным затвором канал отделен от затвора слоем диэлектрика. При приложении электрического напряжения к участку затвор-исток в полупроводнике на границе с диэлектриком по закону электростатической индукции появится электрический заряд противоположного знака, который влияет на электропроводность прилегающего слоя полупроводника, образующего канал.

Известны две разновидности транзисторов со структурной металл-диэлектрик-полупроводник (МДП): транзисторы с индуцированным каналом и транзисторы со встроенным каналом. Представителем первого класса является транзистор КП301, имеющий канал p-типа, способный работать только в режиме обогащения. К транзисторам со встроенным каналом относится КП305, имеющий канал n-типа, работающий как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения. Условные обозначения транзисторов с изолированным затвором приведены на рисунке 1.2 в и 1.2 г. Транзисторы с изолированным затвором часто имеют четвертый вывод – вывод подложки, образующей с каналом

p-n-переход. Потенциал подложки оказывает существенное влияние на характеристики МДП прибора. Разработаны также транзисторы с двумя изолированными затворами – МДП тетроды. У последних обычно подложка соединяется с истоком внутри корпуса транзистора. Обозначения тетрода типа КП306, имеющего n-канал, приведены на рисунке 1.2 д.

В транзисторах с барьером Шоттки, в отличие от МДП-транзисторов, поверхностные состояния не влияют на характеристики приборов. Важным достоинством последних является отсутствие между затвором и каналом слоя диэлектрика, являющегося источником дрейфа и нестабильности характеристик и, кроме того, легко разрушающегося при напряжениях выше пробивного. Затвор типа барьера Шоттки имеет также определенные преимущества перед затвором с p-n-переходом. Правильно созданный барьер Шоттки имеет близкий к теоретическому обратный ток, который может быть чрезвычайно малым. Кроме того, барьер, образуемый в полупроводнике с большой шириной запрещенной зоны, оказывается очень большим и, следовательно, для сужения обедненного слоя на затвор типа барьера Шоттки можно подавать значительные прямые смещения, не вызывая протекания избыточного тока затвора. В случае же протекания тока в затворе, эффекта накопления носителей, препятствующего работе прибора на высоких частотах не происходит (ток представляет собой поток «горячих» электронов).