Физика полупроводниковых приборов [РТФ, Смирнов, 4 семестр] / 4_Полевые транзисторы

4.10МДП-транзисторы с индуцированным каналом

При UЗИ = 0 ток между стоком и

Если на затвор подать напряжение UЗИ < 0, то приповерхностный слой полупроводника окажется в режиме обогащения дырками, образования канала n-типа не будет и ток IС ≈ 0.

Поскольку напряжения UЗИ и UСИ имеют одинаковую полярность относительно истока (в нашем случае UЗИ > 0 и UСИ > 0), то напряжение между затвором и полупроводником будет изменяться по длине канала – со стороны стока оно будет меньше, со стороны истока – больше. Это приведет к уменьшению толщины индуцированного канала по его длине. При достижении UСИ = UСИ. нас канал у области стока перекрывается.

При дальнейшем увеличении UСИ канал перекрывается не в одной точке, а на участке конечной длины вблизи стока. Область перекрытия канала является высокоомной.

Практически все напряжение UСИ падает на перекрытом участке канала. С ростом UСИ увеличивается длина перекрытого участка канала, а значит и сопротивление канала Rкан. Но поскольку Rкан примерно пропорционально UСИ, то ток стока IC практически остается постоянным.

Выходные ВАХ (слева) и передаточные характеристики (справа).

Напряжения UСИ1 и UСИ2 соответствуют режиму

насыщения выходной ВАХ.

4.12МДП-транзисторы с индуцированным каналом

Выходные ВАХ содержат три области: крутую (линейную) область, область насыщения и область пробоя.

При увеличении напряжения UЗИ выходные характеристики смещаются вверх, а напряжение насыщения UСИ. нас увеличивается.

При больших напряжениях UСИ возникает пробой, который для МДПтранзистора может быть двух видов:

-пробой p-n-перехода сток-подложка;

-пробой подзатворного диэлектрика.

Пробой p-n-перехода обычно носит лавинный характер. При этом на величину UСИ. проб влияет напряжение на затворе UЗИ – чем больше UЗИ, тем больше UСИ. проб. Причина в том, что в транзисторе с индуцированным каналом на сток и на затвор подаются напряжения одной полярности, в результате с ростом UЗИ напряжение между областями стока и подложки уменьшается. Чтобы произошел пробой, требуется более высокое UСИ.

Если UСИ соответствует режиму насыщения, то характер передаточной характеристики является приблизительно квадратичным. Если же UСИ соответствует линейному режиму, то передаточная характеристика практически линейна.

Канал создают с помощью локальной ионной имплантации или диффузии примесных атомов в приповерхностный слой подложки. Он может возникнуть из-за перераспределения примесей в приповерхностном слое подложки в процессе ее термического окисления. Он может появиться из-за наличия заряда в подзатворном слое диэлектрика или на границе раздела диэлектрик-полупроводник.

Транзистор может работать при UЗИ = 0. Модуляция тока стока IC, производится подачей напряжения на затвор относительно истока, причем напряжение UЗИ на затворе может быть обеих полярностей. При одной полярности сопротивление канала уменьшается, при другой – возрастает.

Выходные ВАХ (слева) и передаточные характеристики (справа) МДП-транзистора со

встроенным каналом n-типа

У выходных ВАХ имеется область с резким ростом тока IC при увеличении напряжения UСИ (линейный режим). Имеется область, где ток IC ≈ const при увеличении UСИ (режим насыщения). Область насыщения возникает при UСИ = UСИ. нас из-за перекрытия канала со стороны стока областью p-n-перехода сток-подложка. При дальнейшем увеличении напряжения UСИ (UСИ > UСИ. нас) длина перекрытого участка, а значит и сопротивление канала, увеличивается примерно пропорционально UСИ. Ток стока IC при этом очень слабо растет.

При UЗИ ≠ 0 выходные ВАХ смещаются либо вверх, либо вниз в зависимости от полярности UЗИ и типа электропроводности канала.