Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТЭ / 6 FET / 1-3.DOC
Скачиваний:
70
Добавлен:
27.12.2015
Размер:
472.06 Кб
Скачать

142

Часть 6. Полевые транзисторы с барьерным переходом

1. Принцип действия и разновидности

Принцип действия полевых транзисторов с барьерным переходом (ПТБП) основан на том, что толщина резистивного активного слоя полупроводника (канала) между двумя омическими контактами (стока и истока) модулируется областью пространственного заряда (ОПЗ). Толщина ОПЗ управляется потенциалом барьерного электрода (затвора).

По типу барьерного перехода ПТБП делятся на:

  1. полевые транзисторы с управляющим р-п переходом (ПТУП);

  2. полевые транзисторы с барьером Шоттки (ПТШ).

Устройство полевого транзисторас управляющим р-п переходом:

В ПТШвместоp+-затвора используетсяметаллический затвор, образующий с материалом каналабарьерный контакт Шоттки.

Различие между МДПТ и ПТБП:

В МДПтранзисторахмодуляция проводимости каналаосуществляется за счет измененияповерхностной плотности носителей канала.

В ПТБП модуляция проводимости каналаосуществляется за счет изменениятолщины канала. Концентрация носителей в канале постоянна и равна концентрации примеси.

Преимуществоперед МДП транзисторами:каналнаходитсяв толще полупроводника− нет влияния поверхности на характеристики канала.

Недостаток: при положительном напряжениибарьерный переход затвор-исток открывается, и в цепи затвора протекает ток(в МДПТ − изолированный затвор).

В ПТ с управляющим р-п переходомдопустимые напряжениявыше, чем у ПТШ (больше контактная разность потенциалов). Но прив канал инжектируются неосновные носители из затвора − диффузионная емкость.

2. Полевой транзистор с управляющим р-п переходом (птуп)

2.1. Модель идеализированного транзистора

Допущения:

1). . 2). В канале.

3). Канал электронейтрален (. 4). В ОПЗ.

5). В канале (приближение 6).(анализируется

плавного канала). “внутренний транзистор).

7). В канале . 8).

Вывод ВАХ:

. (2.1.1)

, (2.1.2)

где —сопротивление канала при отсутствии ОПЗ.

(2.1.2) (2.1.1):;

.

Отсюда: , (2.1.3)

− часть толщины канала, перекрытая ОПЗ, —контактная разность потенциалов р-п перехода затвор-канал,

(2.1.4)

— напряжение перекрытия канала(толщина ОПЗ =а).

При :, и из (2.1.3):. (2.1.5)

Из (2.1.3) следует, что канал исчезает при, где

(2.1.6)

— пороговое напряжение.

Из (2.1.3): . (2.1.7) Подстановка (2.1.7) и (2.1.2) в (2.1.1) дает:

. (2.1.8)

Интегрируем уравнение (2.1.8) по всей длине канала:

;

. (2.1.9) Из (2.1.3):

; (2.1.10а)

. (2.1.10б)

Уравнения (2.1.9) и (2.1.10а,б) — выходные ВАХ. Они справедливы при

Крутая область ВАХ

,т.е.

,т.е..

В области отсечки:.

В пологой области:, и

. (2.1.11)

Уравнения ВАХ сложнее, чем для МДПТ, т.к. вместо линейной емкости диэлектрика(в МДПТ) здесьнелинейная емкость р-п перехода(ОПЗ).

Из (2.1.6) и (2.1.4) следует

А) При , пороговое напряжение(транзистор со встроенным каналом, илинормально открытый), т.е. приесть канал.

Б) Если (транзистор с индуцированным каналом, илинормально закрытый).

При С = 0,8 ВиNC = 1017 см-3пороговое напряжениеVt > 0приa < 0,1 мкм. Ток затвораIG  0приVgs < Vgs m С 0,2 B = 0,6 В.