3.2 Полевые транзисторы с изолированным затвором

Полевые транзисторы с изолированным затвором имеют затвор, выполненный в виде металлической пленки, изолированной от канала тонким слоем диэлектрика, в качестве которого используется двуоксид кремния. Такие транзисторы имеют структуру металл - оксид - полупроводник (МОП). Существуют две разновидности МОП – транзисторов: со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

В МОП – транзисторах со встроенным каналом (у поверхности полупроводника под затвором) существует слой, который соединяет области истока и стока.

В МОП - транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между истоком и стоком появляется только при определенных полярности и величине напряжения на затворе.

3.2.1 Моп – транзисторы со встроенным каналом

Устройство транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом показано на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - МОП – транзистор со встроенным каналом

На подложке - типа создается сильно легированная область- типа, соединяющая выводы: сток (С) и исток (И). Канал изолирован от металлического затвора тонким слоем диэлектрика. Подложка обычно внутри электронного прибора соединяется с истоком. При подаче на затвор отрицательного напряжения создается поперечное электрическое поле, вытесняющее основные носители заряда - электроны в подложку, в результате чего проводимость канала уменьшается. Такой режим работы называетсярежимом обеднения. При подаче на затвор положительного напряжения электроны втягиваются в канал, их концентрация в канале увеличивается и, как следствие, проводимость канала увеличивается. Такой режим называется режимом обогащения.

Статические характеристики: семейство выходных и характеристика управления показаны на рисунке 3.4.

Семейство выходных характеристик при различных напряжениях внешне похоже на выходные статические характеристики транзистора с управляющим- переходом. Основное отличие состоит в том, что на затвор можно подавать как положительное, так и отрицательное напряжение.

Рисунок 3.4 - . Статические характеристики МОП – транзистора

со встроенным каналом

а - семейство выходных характеристик, b – характеристика управления

3.2.2 Моп - транзисторы с индуцированным каналом

Принципиальной особенностью транзистора с индуцированным каналом является отсутствие последнего без внешних электрических воздействий. Структура транзистора такого типа приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - . Структура МОП – транзистора с индуцированным каналом

Исток и сток изолированы друг от друга «диодной развязкой». При любой полярности напряжения между стоком и истоком один из - переходов будет находиться в непроводящем состоянии, под обратным напряжением.

Для того чтобы создать канал, необходимо к затвору относительно подложки приложить положительное напряжение, тогда под действием поперечного поля электроны из подложки будут перемещаться в направлении затвора и скапливаться в подзатворной области. В результате образуется тонкий слой инверсной проводимости. В данном случае слой - типа, который и будет являться индуцированным каналом. При увеличении напряжения концентрация носителей заряда в канале увеличивается, что приводит к увеличению проводимости. Эта зависимость легко прослеживается при анализе семейства статических выходных и характеристики управления транзистора с индуцированным каналом(рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 - . Статические характеристики МОП – транзистора

с индуцированным каналом:

a – семейство выходных характеристик; b – характеристика управления

Из характеристик видно, что МОП – транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения . Для создания заметного тока должно выполняться неравенство, это необходимо для того, чтобы в подложке- типа за счет энергии поля появились дополнительные неосновные носители, которые создают индуцированный канал.

Все рассмотренные выше полевые транзисторы были - канальными, их условные графические отображения показаны на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Условные графические отображения - канальных

полевых транзисторов:

а – с управляющим - переходом,b – cо встроенным каналом,

с – с индуцированным каналом

Существуют, хотя и в меньшей степени распространены - канальные транзисторы, действие которых связано с движением дырок в канале. Они имеют аналогичные характеристики, отличаются полярностью приложенных напряжений, а также имеют несколько худшие частотные характеристики, т.к. подвижность дырок меньше подвижности электронов. Их условные графические отображения показаны на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 - Условные графические отображения - канальных

полевых транзисторов

(а – с управляющим - переходом,b – cо встроенным каналом,

с – с индуцированным каналом)

3.3