Конструкции мдп - транзисторов
МДП - транзисторы, наряду с полевыми транзисторами, о которых будет написано ниже, являются униполярными, поскольку работа их основана на использовании носителей только одного типа — основных. Принцип работы МДП - транзистора основан на модуляции сопротивления проводящего канала между истоком и стоком под действием потенциала затвора. Для упрощения изложения материала далее будут рассматриваться МДП - транзисторы с индуцированным каналом, т. е. с каналом, который наводится в области между истоком и стоком только при наличии потенциала на затворе.
Различают по типу проводимости канала п- канальные (рис. 8,а) ир- канальные ( рис. 8, б ) МДП - транзисторы. Отметим, что уп- МДП - транзисторов быстродействие больше, так как подвижность основных носителей - электронов больше, чем дырок.
Как видно из рисунков, МДП - транзистор имеет 4 вывода: исток, сток, затвор и подложка. При симметричной конструкции исток и сток в МДП - транзисторах обратимы и их можно поменять местами при включении транзисторов в схему.
Основными конструктивными параметрами
МДП - транзистора являются длина канала
и ширина канала
.
Для обеспечения надежного наведения
канала с учетом возможного несовмещения
отдельных областей затвор должен
располагаться над каналом с некоторым
перекрытием.
Особенностью МДП ИМС является то, что в качестве пассивных элементов используют МДП - транзисторы. При использовании МДП транзистора в качестве резистора необходимо на его затвор подавать постоянное напряжение, величина которого будет определять номинал сопротивления. В качестве конденсаторов в МДП ИМС используют емкость затвор - подложка или барьерную емкость р-п-перехода сток ( исток ) - подложка.
МДП ИМС, у которых в объеме кристалла сформированы одновременно п- и р-канальные МДП - транзисторы, называются комплементарными ( рис. 8, в ). Цифровые схемы на комплементарных МДП транзисторах ( КМДП ИМС ) практически не потребляют мощность в статическом режиме и потребляют ее только в момент переключения.
Как видно из рисунка, для формирования комплементарной структуры необходимо формировать р- карман для размещения п-МДП - транзисторов. Кроме того, для устранения влияния паразитных МДП - транзисторов применяют охранные кольцар+ип+- типа, которые могут опоясывать один или несколько транзисторов с каналом одного типа проводимости. Применение охранных колец снижает степень интеграции КМДП ИМС.
Существенным недостатком МДП ИМС является опасность пробоя затвора на подложку статическим электричеством при монтаже или транспортировке микросхем. Для устранения этого явления все логические входы дополняют охранными диодами и резисторами. Пример такой защиты на входе КМДП ИМС приведен на рис. 17. Назначение диодов D1 -D3 очевидно, а резисторR1 необходим для ограничения зарядного тока емкости затвор - подложка комплементарных МДП - транзисторов в динамическом режиме.
а)
б)
в)
Рис. 8. Конструкция МДП - транзисторов: а) р - МДП - транзистор;
б) п - МДП - транзистор; в) комплементарная пара транзисторов; OK1, OK2 - охранные кольца.