Мдп-транзистор со встроенным каналом

Структура кристалла МДП-транзистора со встроенным каналом п-типа в тонком приповерхностном слое подложки р-типа под слоем диэлектрика, который может быть создан при изготовлении транзистора в результате локальной диффузии или ионной имплантации донорной примеси в приповерхностный слой подложки р-типа, представлена на рис. 9.

Встроенный канал может также самопроизвольно образовываться благодаря содержанию в диэлектрической плёнке оксида кремния примесей донорного типа (натрий, калий, водород). Поэтому в этой плёнке на границе с кремниевой подложкойр-типа образуется тонкий слой положительно заряженных донорных атомов, а отданные ими электроны, переходя в приповерхностный слой кремния, рекомбинируют с дырками. Тогда в поверхностном слое подложки р-типа образуется объёмный отрицательный заряд ионов. При этом наряду с обеднённым слоем может возникнуть и тонкий приповерхностный инверсионный п-слой (встроенный канал п-типа).

Встроенный канал может возникнуть также в результате изменения характера распределения атомов примесей вблизи поверхности подложки в процессе термического окисления её поверхности с образованием диэлектрического оксидного слоя SiO₂ .

Графики семейства проходных вольт-амперных характеристик рассматриваемого транзистора показаны на рис. 10, а. Транзистор может проводить ток как при U_зи > 0, так и при U_зи < 0. В случае U_зи > 0 электроны подтягиваются из глубины подложки в область канала, что приводит к режиму обогащения канала свободными носителями электрического заряда и возрастанию тока I_с по мере увеличения U_зи .

В случае U_зи < 0 (режим обеднения канала свободными носителями электрического заряда) электроны из канала оттесняются в глубь подложки и в канале уменьшается концентрация свободных носителей электрического заряда. В этом случае по мере увеличения | U_зи | ток I_с уменьшается.

Графики семейства выходных ВАХ рассматриваемого МДП-транзистора показаны на (рис.10, б). Замедление роста тока стока I_c с увеличением напряжения U_си связано с нарастанием продольного падения напряжения в канале. Потенциал точек канала возрастает по мере удаления от ЭИ в сторону ЭС, а разность потенциалов между ЭЗ и подложкой уменьшается от значения U_зи около ЭИ до значения (U_зи – U_си) около ЭС. Соответственно уменьшаются напряженность электрического поля в диэлектрике SiO₂ и на верхней поверхности подложки, а следовательно, снижается концентрация электронов в канале. Это приводит к возрастанию продольного сопротивления канала. При увеличении напряжения U_си до некоторого , как и в случае МДП-транзистора с индуцированным каналом, на правом конце канала возникаетрежим обеднения. Поэтому при дальнейшем увеличении U_си ток I_c практически не возрастает.

Полевой транзистор с переходом Шотки

Этот вид полевых транзисторов появился в связи с использованием в интегральной схемотехнике арсенида галлия, который позволяет существенно увеличить быстродействие элементов вычислительной и информационной техники. Высокое быстродействие арсенид-галлиевых полупроводниковых приборов объясняется значительно большей подвижностью электронов в этом полупроводнике, чем в кремнии.

Кроме того, арсенид галлия имеет более широкую запрещённую зону, поэтому p-n-переход в этом материале имеет лучшие изолирующие свойства, чем в кремнии.

По принципу действия этот транзистор подобен полевому транзистору с управляющим p-n-переходом, где роль p-n-перехода играет переход металл-полупроводник (переход Шотки). Такой транзистор иногда называют полевым транзистором с переходом Шотки (рис. 11).

Условное графическое обозначение транзистора такое же, как у транзистора с управляющим p-n-переходом (см. рис. 1).

При условии, если работа выхода электронов из полупроводника меньше, чем из металла (ЭЗ) электроны поверхностного слоя полупроводника переходят на ЭЗ. В полупроводнике под ЭЗ возникает слой, обеднённый свободными носителями электрического заряда и содержащий объёмный заряд неподвижных положительных ионов атомов донорной примеси. Эта область называется переходом металл-полупроводник (переход Шотки). Толщину этого слоя и соответственно толщину канала n-типа можно изменять меняя напряжение U_зи . Графики семейства проходных и выходных статических ВАХ транзистора с переходом Шотки аналогичны графикам ВАХ полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.