- •Компонентная база радиоэлектронных средств
- •Компонентная база радиоэлектронных средств. Методические указания к лабораторным работам/ – Одесса: Одесская национальная морская академия, 2010. – 113 с.
- •Введение
- •Лабораторная работа №1
- •Теоретические знания
- •Классификация резисторов
- •Параметры постоянных резисторов
- •Обозначение и маркировка постоянных резисторов
- •Р 1-4-0,5-10 кОм ± 1% а-б-в ожо.467.157ту
- •4. Основные конструкции постоянных резисторов
- •Методика расчета резистивного делителя напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические знания
- •Классификация конденсаторов
- •Параметры постоянных конденсаторов
- •3 Система условных обозначений конденсаторов
- •4 Основные конструкции конденсаторов постоянной емкости
- •5 Характеристика и использование некоторых типов конденсаторов постоянной емкости
- •6 Частотные rc-фильтры
- •6.1 Rc-фильтр высоких частот
- •6.2 Rc-фильтр низких частот
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические знания
- •2 Дроссели высокой частоты
- •3 Трансформаторы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 исследование полупроводниковых диодов
- •Лабораторная схема
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •Образование электронно-дырочного перехода
- •Вольтамперная характеристика р-п перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •Влияние внешних факторов на вах реальных диодов
- •3.2 Классификация диодов
- •Параметры и применение исследуемых типов диодов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Исследование статических параметров биполярных транзисторов
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •1 Структура и основные режимы работы биполярного транзистора
- •2 Работа транзистора в активном режиме
- •3 Сравнение различных схем включения транзистора
- •4 Модель Эберса-Молла
- •5 Малосигнальные параметры биполярного транзистора
- •6 Статические характеристики биполярного транзистора
- •7 Работа транзистора в импульсном режиме
- •8 Основные параметры биполярных транзисторов
- •9 Классификация биполярных транзисторов
- •10 Система обозначений биполярных транзисторов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Исследование статических параметров униполярных транзисторов
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •1 Структура и принцип работы униполярного транзистора с управляющим р-п переходом
- •2 Структура и принцип работы униполярного транзистора с изолированным затвором
- •4 Малосигнальные параметры униполярных транзисторов
- •5 Основные схемы включения униполярных транзисторов и особенности их применения
- •6 Основные параметры униполярных транзисторов
- •7 Классификация униполярных транзисторов
- •8 Система обозначений униполярных транзисторов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 исследование топологии толстопленочных интегральных микросхем
- •Лабораторная схема
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •Основные определения
- •Классификация интегральных микросхем
- •Корпуса и маркировка имс
- •Изготовление и проектирование толстопленочных имс
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
- •Компонентна база радіоелектроних засобів
- •65029, М. Одеса, вул. Дідріхсона, 8
- •Publish@ma.Odessa.Ua
2 Структура и принцип работы униполярного транзистора с изолированным затвором
Униполярный транзистор, имеющий один или несколько затворов, изолированных от проводящего канала называется униполярным транзисторов с изолированным затвором.
В
зависимости от используемого подзатворного
окисла такие транзисторы называют
МДП-транзисторами (металл – диэлектрик
– полупроводник) или МОП- транзисторами
(металл – окисел – полупроводник).
МДП-транзисторы в настоящее время
являются основными типами транзисторов
в сверхбольших интегральных схемах
(СБИС). Они находят широкое применение
также в мощных ключевых схемах.
Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным (наведенным) и встроенным каналом.
В МДП-транзисторах с индуцированным каналом, проводящий канал между сильно легированными областями истока и стока, а значит и заметный ток стока, появляется только при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока, которое называют пороговым напряжением. При этом проводящий канал возникает за счет проникновения электрического поля через диэлектрический слой в полупроводник (рис.6.5 а).
В МДП-транзисторах с встроенным каналом, проводящий канал между сильно легированными областями истока и стока создан технологически путем локальной диффузии или ионной имплантации примесей, поэтому током стока можно управлять при изменении напряжения как положительной, так и отрицательной полярности (рис.6.5 б).
МДП-транзистор с индуцированным каналом.
П
ринцип
действия такого транзистора рассмотрим
на основе структуры, приведенной на
рис.6.5 а. Он основан на использовании
внешнего электрического поля, под
действием которого изменяются значение
и тип электропроводности области
полупроводника вблизи границы раздела
окисел-полупроводник (рис.6.6). Если к
металлическому электроду 1 приложить
отрицательный относительно нижнего
полупроводникового электрода 4 потенциал,
то основные носители, имеющие положительный
заряд, будут перемещаться из объема
полупроводника р-типа проводимости в
приповерхностный слой, и вблизи
поверхности полупроводника образуется
слой 3 с повышенной концентрацией дырок
(рис.6.6 а). Такой режим называютрежимом
обогащения
поверхности основными носителями
заряда.
Если к металлическому электроду 1 приложить положительный относительно нижнего полупроводникового электрода 4 потенциал, то основные носители, имеющие положительный заряд, будут перемещаться из поверхностных слоев в объем полупроводника р-типа проводимости, и вблизи поверхности полупроводника образуется слой 3 с пониженной концентрацией дырок (рис.6.6 б). Такой режим называют режимом обеднения поверхности основными носителями заряда.
Таким образом, изменяя потенциал металлического электрода (затвора), можно изменять значение и тип электропроводности полупроводника вблизи его границы раздела со слоем диэлектрика.
При отсутствии напряжения на затворе или при отрицательном напряжении на затворе относительно истока электрическая цепь представляет собой два п+-р перехода включенных встречно друг другу (рис.6.5 а). Поэтому при любой полярности напряжения исток – сток один из переходов смещается в обратном направлении, и в выходной цепи будет протекать очень малый ток обратно смещенного перехода.
Если к затвору приложен достаточно большой положительный потенциал, то под затворным диэлектриком образуется обедненный слой, содержащий повышенную концентрацию электронов (см.рис.6.6 а), и возникает индуцированный п+-канал, соединяющий области истока и стока. Напряжение на затворе, при котором возникает проводящий канал, называется пороговым напряжением UЗИпор. С изменением напряжения на затворе изменяется концентрация носителей заряда в проводящем канале, а также и толщина или поперечное сечение канала, т.е. происходит модуляция сопротивления проводящего канала. При изменении сопротивления проводящего канала изменяется и ток стока.
Х
арактер
семейства выходных характеристик для
МДП-транзистора с изолированным каналом
аналогичен характеру таких же зависимостей
полевого транзистора с управляющим р-п
переходом (рис.6.7 а). Сублинейность крутых
частей выходных характеристик объясняется
уменьшением толщины канала около стока
при увеличении напряжения на стоке и
неизменном напряжении на затворе, т.к.
на сток и на затвор подаются потенциалы
одного знака относительно истока.
Следовательно, разность потенциалов
между стоком и затвором или между
затвором и прилегающей к стоку частью
канала уменьшается. Другими словами,
из-за прохождения по каналу тока стока
возникает неэвипотенциальность канала
по его длине (см. рис.6.5 а кривые 1-3).
При напряжении насыщения происходит перекрытие канала около стока и дальнейшее увеличение напряжения на стоке вызывает очень малое увеличение тока стока.
При увеличении напряжения на затворе выходные статические характеристики смещаются в область больших токов стока.
В случае семейства
передаточных характеристик
характеристики
при разных напряжениях на стоке выходят
из одной точки на оси абсцисс,
соответствующей пороговому напряжению
на затвореUЗИпор
(рис.6.7 б).
МДП-транзистор со встроенным каналом.
Принцип действия такого транзистора рассмотрим на основе структуры, приведенной на рис.6.5 б. В таком транзисторе под затвором создается проводящий канал путем диффузии или ионной имплантации соответствующей примеси.
В такой структуре модуляция сопротивления переходного канала может происходить при изменении напряжения на затворе как положительной, так и отрицательной полярности. Таким образом, МДП-транзистор со встроенным каналом может работать в двух режимах: режиме обогащения проводящего канала и в режиме обеднения проводящего канала. При положительном напряжении затвора проводящий канал работает в режиме обеднения, когда в проводящем канале возникает избыток электронов и проводимость канала увеличивается. При отрицательном напряжении на затворе в проводящем канале возникает избыток дырок (режим обогащения) и проводимость канала уменьшается.
Э
та
особенность МДП-транзистора со встроенным
каналом отражается на выходных статических
характеристиках (рис.6.8 а). Если напряжение
на затворе равно нулю, то проводящий
канал имеет определенное статическое
сопротивление и через него протекает
ток стока определенной величиныIСТпокоя.
При положительном напряжении на затворе
канал обогащается электронами, и ток
стока возрастает. При отрицательном
напряжении на затворе канал обедняется
электронами, и ток стока уменьшается.
При некотором отрицательном напряжении
на затворе, которое называется напряжением
отсечки UЗИотс,
ток стока уменьшается до нуля. Это хорошо
видно на передаточной характеристике
(рис.6.8 б).
