Основные преимущества

МОП-транзисторов в сравнении с биполярными транзисторами

МОП-транзисторы имеют ряд существенных преимуществ в сравнении с биполярными транзисторами, которые обусловливают возможность их существенной миниатюризации, работы в СВЧ диапазоне (~ 10 Ггц), простоты и дешевизны изготовления.

Наглядным примером этому может служить сопоставление содержания основных операций технологического процесса изготовления биполярных (БП) транзисторов и МОП-транзисторов, приведенное в Таблице 3.

Таблица 3 - Содержание основных операций технологического процесса изготовления биполярных транзисторов и МОП-транзисторов

№	Биполярная технология	МОП-технология
1	Реализация 4-х процессов диффузии	Реализация 1-2-х процессов диффузии
2	Эпитаксиальный процесс является одной из основных операций	Эпитаксиальный процесс не обязателен
3	Используется 6-8 фотошаблонов	Используется 5-6 фотошаблонов
4	Включает около 130 технологических операций	Достаточно менее 40 технологических операций
5	10 процессов с температурой около 1000 оС	Всего 2 процесса с температурой около 1000 оС

Наряду с этим МОП-транзисторы в связи с намного большим входным сопротивлением R_ВХ ≡ R_ЗИ, чем у БП транзисторов (R_ВХ ≡ R_ЭБ), обеспечивают в 10²-10⁴ раз большее усиление мощности входного сигнала.

Для иллюстрации указанного преимущества воспользуемся приведенной на рисунке 26 упрощенной эквивалентной электрической схемой МОП-транзистора и акцентированными ниже выходными экспериментальными результатами.

R_H

R_H

I_СИ

С

З

U_СИ

U_ЗИ

U_СИ

R_ВХ

R_КАН(U_ЗИ)

И

Рисунок 26 – Упрощенная эквивалентная электрическая схема МОП-транзистора

(R_H – сопротивление нагрузки; R_КАН(U_ЗИ) сопротивлением канала между истоком и стоком)

Выходные экспериментальные результаты:

R_ВХ = 10¹⁰ Ом; R_H = 100 Ом; U_СИ = 20 В;

∆U_ЗИ = 1 В; ∆I_СИ = 2 мА (вследствие изменения сопротивления канала R_КАН(U_ЗИ)).

Оценка коэффициента усиления мощности К_Р:

Изменение входной мощности сигнала, обусловленное ∆U_ЗИ = 1 В, составляющее

∆Р_ВХ = (∆U_ЗИ)²/R_ВХ = 10^-10 Вт,

вызывает изменение мощности, выделяющейся в сопротивлении нагрузки,

∆Р_ВЫХ = (∆I_СИ)²·R_H = (2·10^-3)²·100 = 4·10^-4 Вт.

Поэтому

К_Р = ∆Р_ВЫХ/∆Р_ВХ = 4·10^-4/10^-10 = 4·10⁶.

Выполнить самостоятельную расчетную работу по определению величины К_Р для МОП-транзистора при:

R_ВХ = 10¹² Ом; R_H = 150 Ом; U_СИ = 20 В;

∆U_ЗИ = 1,5 В; ∆I_СИ = 3,8 мА (вследствие изменения сопротивления канала R_КАН(U_ЗИ)).

Отчет о проведенной работе с приложением соответствующих конкретных численных операций оформить как самостоятельную работу и сдать преподавателю.