19. Мдп транзистор с плавающим затвором. Арсенид-галлиевый полевой транзистор:

МДП-транзистор с плавающим затвором (ЛИЗМОП / FAMOS)

Структура отличается наличием дополнительного проводящего слоя (обычно из поликремния), полностью окруженного диэлектриком ( ), между основным затвором и каналом. Этот слой не имеет электрических выводов, поэтому называется «плавающим».

• Принцип записи: При подаче высокого напряжения на управляющий затвор происходит инжекция «горячих» электронов из канала в плавающий затвор (через барьер диэлектрика за счет эффекта лавинного умножения или туннелирования Фаулера-Нордгейма).

• Хранение заряда: После снятия напряжения заряд остается локализованным в плавающем затворе на десятилетия, так как он изолирован высококачественным диэлектриком.

• Влияние на пороговое напряжение: Отрицательный заряд на плавающем затворе создает экранирующее поле, которое препятствует образованию инверсного канала. Это приводит к резкому увеличению порогового напряжения ( ).

• Считывание: На управляющий затвор подается промежуточное напряжение. Если транзистор закрыт — в нем записана «0» (заряд есть), если открыт — «1» (заряда нет).

• Применение: Основа энергонезависимой памяти (Flash-память, EEPROM).

Арсенид-галлиевый полевой транзистор (GaAs MESFET)

В отличие от кремниевых МДП-транзисторов, в арсенид-галлиевых приборах затвор формируется не через диэлектрик, а путем создания прямого контакта металл-полупроводник (барьер Шоттки). Поэтому их называют ПТШ (полевой транзистор с барьером Шоттки) или MESFET.

• Особенности материала: Арсенид галлия ( ) обладает подвижностью электронов в 5–6 раз выше, чем у кремния, и большей критической напряженностью поля. Это обеспечивает сверхвысокое быстродействие.

• Управление каналом: При подаче обратного напряжения на затвор (барьер Шоттки) расширяется обедненный слой под ним, уменьшая сечение проводящего канала между истоком и стоком.

• Типы:

1. С встроенным каналом (обедненного типа): Канал проводит ток при . Для запирания нужно отрицательное напряжение.

2. С индуцированным каналом (обогащенного типа): При канал перекрыт обедненной областью барьера Шоттки. Для открытия нужно небольшое положительное напряжение (ограничено высотой барьера В, чтобы не пошел прямой ток затвора).

• Преимущества: Работа на частотах до 100 ГГц и выше, низкий уровень шумов, радиационная стойкость.

• Применение: СВЧ-усилители, спутниковая связь, радары, приемо-передающие модули.

20. Биполярный транзистор. Схемы включения. Режимы

Биполярный транзистор (БТ) это трехэлектродный прибор на основе двух взаимодействующих p-n переходов

· Эмиттер (Э) — сильно легированная область, основная функция — инжекция( ввод неосновных носителей) носителей заряда в базу.

· База (Б) — очень тонкая и слабо легированная область, разделяющая эмиттер и коллектор.

· Коллектор (К) — самая большая по площади область, обычно умеренно легированная, предназначена для сбора носителей, прошедших через базу.

Важнейшими особенностями конструкции являются:

1)малая толщина базы, не более 0,5 мкм;

2)малая концентрация примеси в базе

3)большая концентрация примеси в эмиттере

Четыре режима БТ:

1)ЭП(эмиттерный переход) открыт, КП(коллекторный переход) закрыт - активный, или усилительный режим.

Единственный режим, в котором возможно неискажённое усиление сигналов;

2)ЭП закрыт, КП закрыт – режим отсечки. Используется в ключе, закрытое состояние ключа;

3)ЭП открыт, КП открыт – режим насыщения. Используется в ключе, открытое состояние ключа;

4)ЭП закрыт, КП открыт – инверсный режим, обратный по отношению к активному режиму. Не используется, как не эффективный.

Схемы включения:

ОЭ: Iб (ток базы) - входной ток Iб, Iк - выходной

Свойства: Среднее входное сопротивление, среднее выходное сопротивление, инвертирует сигнал (сдвиг фазы на 180°), большое усиление по току, напряжению и мощности. Наиболее распространенная схема.

ОК: Iб - входной ток, Iэ — выходной.

Свойства: Большое входное сопротивление, малое выходное сопротивление, не инвертирует сигнал, коэффициент усиления по напряжению ≈ 1, большое усиление по току.

ОБ: Iэ - входной ток, Iк — выходной

Свойства: Малое входное сопротивление, большое выходное сопротивление, не инвертирует сигнал, коэффициент усиления по току < 1, большое усиление по напряжению и мощности.