1.4.2.2 Польові транзистори з ізольованим затвором

У польових транзисторах з ізольованим затвором для зменшення струму затвора між металевим затвором і напівпровідниковим каналом перебуває тонкий шар діелектрика, звичайно окис кремнію, а перехід відсутній. Такі польові транзистори часто називають МДН - ( метал-діелектрик-напівпровідник) транзисторами або МОН (МОН - метал - оксид - напівпровідник) транзисторами.

Принцип дії МДН-транзисторів заснований на ефекті зміни провідності приповерхнього шару напівпровідника на границі з діелектриком під дією поперечного електричного поля. Приповерхній шар напівпровідника є струмопровідним каналом цих транзисторів. МДН-транзистори являють собою в загальному випадку чотирьох електродний прилад. Четвертим електродом (подложкою), що виконує допоміжну функцію, є вивід від положки напівпровідникової пластини.

1.4.2.3 МДН-транзистори з вбудованим каналом

Розглянемо особливості МДН-транзисторів з вбудованим каналом. Конструкція такого транзистора з каналом n-типу показана на рисунку У вихідній пластині кремнію р-типу за допомогою дифузійної технології утворені областівитоку, стоку й каналу n-типу. Шар окисла SiO₂ виконує функцію захисту поверхні, що близько лежить до витокуй стоку, а також ізоляції затвора від каналу. Вивід подложки (якщо він є) іноді приєднують до витоку.

В

Рисунок 1.20 - Конструкція МДН-транзистора з вбудованим каналом

Зовнішня напруга прикладена до ділянки виток- стік позитивним полюсом до стоку. Оскільки , через прилад протікає струм, що визначається вихідною провідністю каналу. Спочатку, коли падіння напруги в каналі мало, залежність близька до лінійного. Далі падіння напруги в каналі приводить до істотного впливу його звуження на провідність каналу. Розглянемо вплив напруги затвор - витокна хід характеристики транзистора.

У випадку прикладання до затвора напруги ( ) поле затвора робить відштовхуючу дію на електрони - носії зарядів у каналі, що приводить до зменшення їхньої концентрації в каналі й провідності каналу. Внаслідок цього стокові характеристики при розташовується нижче кривій, що відповідає . Режим роботи транзистора ( ), при якому відбувається зменшення концентрації заряду в каналі, називається режимом збідніння.

При подачі на затвор напруги поле затвора притягає електрони в канал з р-області напівпровідникової пластини. Концентрація носіїв заряду в каналі збільшується, що відповідає режиму збагачення каналу носіями.

Провідність каналу зростає, струм збільшується. Стокові характеристики при розташовуються вище вихідної кривої ( ).

1.4.2.4 МДН- транзистори з індукованим каналом.

К

В

онструкція МДН - транзистора з індукованим каналом n-типу показана на рисунку 1.21.

Рисунок 1.21 - Конструкція МДН - транзистора з індукованим каналом

Канал провідності струму в цьому транзисторі спеціально не створюється, а утворюється (індукується) завдяки припливу електронів з напівпровідникової пластини у випадку прикладання до затвора напруги позитивної полярності щодо витоку. За рахунок припливу електронів у приповерхневому шарі відбувається зміна електропровідності напівпровідника, тобто індукується струмопровідний канал n-типу, що з'єднує області стоку й витоку. Провідність каналу росте з підвищенням прикладеної до затвора напруги позитивної полярності. Таким чином, транзистор з індукованим каналом працює тільки в режимі збагачення. Вольтамперні характеристики на вид близькі аналогічним характеристикам транзистора з вбудованим каналом і мають той же характер залежності . Відмінність полягає в тому, що керування струмом транзистора здійснюється напругою однієї полярності, що збігається з полярністю напруги . Струм дорівнює нулю при , у той час як у транзисторі з вбудованим каналом для цього необхідно змінити полярність напруги на затворі щодо джерела.

МДН - транзистори обох типів випускається на той же діапазон струмів і напруг, що й транзистори з переходом. Приблизно такий же порядок величин мають крутизна і внутрішній опір . МДН- транзистори мають кращі показники по вхідному опору й міжелектродним ємностям, чим транзистори з переходом. Як раніше говорилося, вхідний опір у них становить Ом. Значення міжелектродних ємностей не перевищує: для , — 10 пФ, для — 2 пФ. МДП - транзистори широко використовуються в інтегральних мікросхемах. Мікросхеми на МДН-транзисторах мають гарну технологічність, низьку вартість, здатність працювати при більше високій напрузі живлення, чим мікросхеми на біполярних транзисторах.