20.Полевые транзисторы со встроенным каналом: (мдп), принцип действия, параметры, характеристики.

Полупроводниковые приборы, работа которых основана на модуляции сопротивления п/п-го материала поперечным эл. полем наз. ПТ. У них в создании эл. тока учавствуют носители заряда только 1-го типа (электроны или дырки).

2 типа ПТ:

1. ПТ с управляющим p-n переходом(с p-n затвором)

2. ПТ со структурой металл-диэлектрик-п/п (МДП-транзистор)

Затвор представл собой металлич пластинку, изолир от п/п диэлектриком(Al) или окислом(SiO₂)

Стр-ра представл собой п/п, в кот интегрированы 2 высоколигиров обл-ти в п/п противополож типа проводимости, кот м. б. соед тонким каналом м/у собой или же такой канал может отсутствовать. В связи с этим различ ПТ со встроенным каналом и ПТ с индуцированным каналом.

Структура:

В тр-рах со встроенным каналом ток в цепи С будет протекать и при нулевом напряж на З. Для прекращения его необх к З приложить (+) напряж (при стр-ре с каналом р-типа) равное или большее напряж отсечки U_{ЗИ ОТС}. При этом дырки из инверсного слоя будут практически вытеснены в глубь п/п и канал исчезнет. При приложении (-) напряж канал расширяется и ток увел-ся. Т. о., МДП тр-ры со встроенными каналами работают как в режиме объединения, так и обогащения. МДП тр-ры при малых напряж-х U_СИ ведут себя подобно линеаризованному управляемому сопротивлению. При увелич напряж U_СИ ширина канала уменьш-ся в следствии падения на нём напряж и изменения эл поля. Перепады напряж создаваемые током С приводят к неравномерному распределения напряжённости эл поля вдоль канала, причём оно увел-ся по мере приближения к стоку. При напряж насыщения U_{СИ НАС} канал вблизи С становится настолько узким, что наступает динамич равновесие, когда увел напряж U_СИ вызывает уменьш-е ширины канала и увел-ие его сопротивления. В итоге ток С мало меняется при дальнейшем увел-ии напряж U_СИ.

Вых хар-ка МДП тр-ра со встроенным каналом

1. крутая обл-ть

2. пологая обл-ть(обл-ть насыщения)

3. обл-ть пробоя

Вых хар-ки МДП тр-ров аналогичны хар-ам ПТ с управл p-n перех. В крутой обл-ти (1) МДП тр-ор может работать как эл управляемое сопротивление. Пологая обл-ть (2) исп-ся при построении усилит каскадов.

Управляющее действие подложки путём введения коэфф-та влияния по подложке:

-крутизна хар-ки по подложке, кот показывает на сколько следовало бы изменить напряж на З, чтобы при изменении напряж на подложке U_ПИ ток С остался неизменным. Тогда при одновременном действии напряж на З и П : U_{ЗИ ЭФ} =U_ЗИ -U_ПИ.

При исп-нии подложки в качестве упр-го электрода рассматриваются вых хар-ки специально опред-ые при различ напряж на подложке, стоко-затворные хар-ки, кот показывают влияние на ток С напряжений U_ЗИ и U_ПИ. Пороговое напряж U_ЗИПОР существенно зависит от напряж на подложке. Инерционные св-ваМДП тр-ров зависят от скорости движения носителей заряда в канале межэлектродных ёмкостей: С_СИ С_ПИ С_ПС и значений сопротивлений, через кот эти ёмкости заряжаются, при этом временем пробега носителей заряда через канал, кот имеет длину 0.1-5 мкм, пренебрегают. Значения ёмкостей не всегда известны, к тому же ёмкости С_ПС и С_ПИ меняются в зависимости от напряж на электродах, поэтому на практике часто измеряют вх ёмкость с ОИ%

С_11И (1-5 пФ)-вх ёмкость с ОИ

С_22И (2-6 пФ)-выходная

С_12И (0.22 пФ)-проходная ёмкость

В типовом случае при длине канала 5 мкм предельная частота , на кот крутизна хар-ки уменьш-ся в 0.7 раза лежит в пределах сотен МГц. Температурная зависимость порогового напряж и напряж отсечки обусловлена изменением объёмного заряда в объедин обл-ти и влиянием t⁰C на значение заряда в диэлектрике. У МДП тр-ров также можно найти термостабильную точку, в кот ток С мало зависит от t⁰C. Важным преимуществом МДП тр-ров перед БТ явл-ся малое падение напряж на них при комутации малых сигналов. При малых токах С -это падения напряж, когда тр-ор работает в крутой обл-ти, опр-ся током стока и сопротивлением канала:

U_СИ=I_С*R_{СИ ОТКР}, при |U_СИ|<|U_{СИ ОТКР}| .

При уменьш тока С оно м. б. сведено до знач, стремящегося к 0.

Имеются МДП тр-ры с 2-мя изолированными затворами (тетродные). Наличие 2-го затвора позволяет одновременно управлять током тр-ра с помощью 2-х управляющих напряж, что облегчает построение различных устр-в. ВАХ их аналогичны хар-ам однозатворных ПТ, только кол-во их больше, т. к. они строятся для напряж каждого затвора при неизменном напряж на др затворе. Соответственно различают крутизну хар-ки по 1-ому и 2-ому затворам, напряж отсечки 1-го и 2-го затвора и т. д..Осн пар-ры(как у МДП тр-ров с управл p-n перех):

1. крутизна хар-ки

S0.1-500 мА/В

2. начальный ток С: при U_ЗИ=0

I_{С НАЧ} = 0.2-600 мА

3. напряж отсечки: U_{ЗИ ОТС} = 0.2-10 В

4. сопротивление С-И в открытом состоянии:

R_{СИ ОТКР} = 2-300 Ом

5. Постоянный ток С: I_{C MAX}=10 мА – 0.7 А

6. Остаточный ток С (ток С при напряж U_{ЗИ ОТС})

I_{С ОСТ}=0.001-10 мА

7. Максимальная частота усиления f_ГР – частота на кот коэф усиления по мощности равен 1.

(10-100 МГц)

Дополнит пар-ры:

• крутизна хар-ки по подложке: S_П=0.1-1 мА/В

• начальный ток стока при U_ЗИ=0

I_{С НАЧ}=0.1-100 мА

• пороговое напряж:

U_{ЗИ ПОР}=1-6 В.