- •2.2. Дрейф и диффузия носителей зарядов.
- •4. Вольтамперная характеристика p-n перехода.
- •4. Полупроводниковые диоды
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Слаботочные диоды
- •4.3. Силовые диоды
- •4.4. Специальные типы диодов.
- •5. Транзисторы
- •5.1. Биполярные транзисторы
- •5.2. Полевые транзисторы
- •Устройство и принцип действия полевого транзистора с управляющим p–n-переходом
- •Статические характеристики полевого транзистора
- •Мдп - транзистор
- •Мдп-транзистор со встроенным каналом
- •Мдп-транзистор с индуцированным каналом
- •5.3.. Биполярные транзисторы с полевым управлением Силовые биполярные транзисторы с изолированным затвором (igbt) Устройство и особенности работы
- •6. Тиристоры
- •7. Интегральные полупроводниковые устройства и приборы
Мдп - транзистор
Металл-диэлектрик-полупроводник-транзистором называют ПТ с изолированным затвором. В нем затвор представляет собой металлический слой, электрически изолированный от полупроводниковой области проводящего канала тонким слоем диэлектрика, что и обусловило название транзистора (МДП-транзистор).
Чаще всего в качестве диэлектрика используется тонкая пленка (окиси кремния). В результате получается структура «металл-окисел-полупроводник», поэтому МДП-транзистор часто называют МОП-транзи-стором.
В зависимости от технологии изготовления различают две разновидности МДП-транзисторов: со встроенным каналом и с индуцированным каналом.
Мдп-транзистор со встроенным каналом
В МДП-транзисторе со встроенным каналом n-типа исходным материалом является кремниевая пластинаp-типа (рис. 5.12,а), называемая подложкой. В этой пластине создают областиn+-типа с большой концентрацией примесей, образующие сток и исток, а между ними – тонкий слойn-типа с малой концентрацией примесей, являющийся токопроводящим каналом. На поверхности пластины создается тонкая пленка , которая изолирует металлический затвор канала. Длина канала от истока до стока составляет единицы микрометров, ширина его – сотни микрометров, толщина слоя – 0,1 – 0,2 мкм.
Металлические выводы создаются от областей стока, истока, затвора и в некоторых случаях от подложки. Чаще всего вывод от подложки электрически соединяют с истоком внутри корпуса транзистора. Условные графические и позиционные обозначения МДП-транзисторов со встроенным каналом приведены на рис.5.12, б-д.
Рис. 5.12. Структура полевого транзистора с изолированным затвором и
встроенным каналом n-типа (а); условное графическое и позиционное
обозначения транзистора со встроенным каналом n-типа (б) иp-типа (в),
с каналом n-типа и выводом от подложки (г), с каналомp-типа и выводом
от подложки (д),е– схема простейшего усилителя на МДП-транзисторе
Рис. 5.13. Семейство стоковых характеристик (а) и сток-затворных
характеристик (б) МДП-транзистора со встроенным каналомn-типа
Мдп-транзистор с индуцированным каналом
В отличие от транзистора со встроенным каналом здесь первоначально на подложке p-типа создают только области истока и стока с проводимостьюn-типа, а канал не создают. Поэтому при отсутствии управляющего напряжения на затворе (= 0) транзистор остается закрытым независимо от величины и полярности напряжения между стоком и истоком . Это объясняется тем, что при любой полярности напряжения один изp–n-переходов (исток-подложка, сток-подложка) находится под обратным напряжением (рис. 6.14).
При подаче на затвор положительного напряжения >0 электрическое поле затвора отталкивает дырки от верхнего слояp-области в глубину ПП, а электроны притягивает в этот слой к границе с диэлектриком. Это приводит к изменению типа электропроводности тонкого слоя у границы на противоположный, т.е. образуется (или индуцируется под действием электрического поля) проводящий каналn-типа. С ростом концентрация электронов в зоне канала возрастает, а следовательно, растет ток стока. С понижением происходят обратные процессы.
При отрицательном напряжении <0 каналn-типа не индуцируется, и транзистор остается закрытым. Таким образом, МДП-транзистор с индуцированным каналомn-типа работает только в режиме обогащения канала носителями заряда.
Семейства стоковых и сток-затворных характеристик этого транзистора приведены на рис. 6.15. По форме характеристики такие же, как для ПТ с p–n-переходом и МДП-транзистора со встроенным каналом, но их расположение иное.
Рис. 5.14. Структура полевого транзистора с индуцированным каналом (а);
условное графическое и позиционное обозначение транзистора
с каналом n-типа (б) иp-типа (в); с каналомn-типа и выводом от
подложки (г); с каналомp-типа и выводом от подложки (д)
Рис. 5.15. Семейство стоковых характеристик (а) и сток-затворных характеристик (б) МДП-транзистора с индуцированным каналомn-типа
Преимущество МДП-транзисторов перед ПТ с p–n-переходом состоит в более высоком входном сопротивлении, достигающем значений Ом. Кроме того, их сток-затворные характеристики обладают большей крутизной (до нескольких десятков миллиампер на вольт).