45. Устройство, принципы действия статические характеристики и параметры мдп-транзистора с управляющим р-п-переходом.

Структура такого транзистора изготовленного на основе полупроводника n-типа, показаны на рис.5.5, a. В полупроводнике n-типа созданы две области р-типа, образующие управляющий электрод - затвор. На границах между р- и n-областями образуются области объемного заряда (запирающие слои), обедненные подвижными носителями и обладающие большим сопротивлением. При выполнении условия n_n<<p_p области объемного заряда в основном располагаются в n-полупроводнике. Часть полупроводника n-типа, заключенная между областями объемного заряда, называется каналом. Если к каналу подключить источник внешнего напряжения U_СИ, то через него потечет ток, создаваемый движением основных носителей заряда n-области (электронов) от истока к стоку (I_Cнач). Если на затвор относительно истока подать обратное напряжение, то это приведет к расширению областей объемного заряда, сужению канала, увеличению его сопротивления и уменьшению тока стока (рис.5.6, а). При U_ЗИ= U_ЗИотс канал полнстью перекрывается и ток стока уменьшается до 0. Стоковые (выходные) характеристики имеют крутую (1) и пологую (2) области (рис.5.6, б). Переход от крутой области к пологой осуществляется при увеличении напряжения U_СИ до некоторого напряжения, при котором происходит "смыкание" областей объемного заряда за счет падения напряжения на канале, создаваемого током стока I_С. В этом случае увеличивается обратное напряжение между стоком и затвором, что и приводит к расширению области объемного заряда сужению канала в области стока. При дальнейшем увеличении напряжения U_СИ перекрытие областей объемного заряда распространяется в сторону истока и вызывают пропорциональное увеличение сопротивления канала, благодаря чему ток стока с ростом напряжения U_СИ почти не изменяется, обеспечивая пологость стоковых характеристик.

Уравнение для крутой области:

I_С=2I_СИАЧ/I_СОТС²[(U_ЗИОТС-U_ЗИ)U_СИ-0,5U_СИ²]

Уравнение для пологой области:

I_С=2I_СИАЧ/U_ЗИОТС²(U_ЗИОТС-U_ЗИ)²

Условные обазначения на схеме приведены на рис.5.7

Рис. 1 Рис. 2

Рис. 3 Рис. 4

46. Устройство, принцип действия, статические характеристики и параметры меп-транзисторов.

Эти транзисторы являются основными активными элементами арсенид галлиевых микросхем. Одна из первых структур такого транзистора показана на рис.5.8 а. На полудиэлектрической подложке арсенида галлия (GaAs), обладающей свойствами методом ионного легирования формируют две сильно легированные n^+-области стока и истока и соединяющий канал n-типа, толщина которого составляет d₀=0,1…0,2 мкм. Металлические пленки, к которым припаиваются выводы стока и истока, образуют с n^+-областями невыпрямляющие электрические переходы, а между металлическим затвором и n-областью возникает выпрямляющий контакт - барьер Шотки. Таким образом в канале под затвором образуется область объемного заряда, вызывающая сужение канала (рис. 5.8 б). На затвор подается управляющее напряжение U_ЗИ, на сток - положительное напряжение U_СИ. При изменении управляющего напряжения изменяется толщина обедненного слоя, толщина проводящего канала, его электропроводность и ток стока. Напряжение U_ЗИ, при котором канал полностью перекрывается, называется пороговым и обозначается U_ЗИпор=-2,5…+0,2 В. Если U_ЗИпор<0, то при U_ЗИ=0 канал является проводящим и транзистор называют нормально открытым (рис.5.9). При U_ЗИпор>0 и U_ЗИ=0 канал перекрыт обедненным слоем и транзистор называют нормально закрытым - он аналогичен МДП-транзистору с индуцированным каналом. Для нормально открытых транзисторов напряжение U_ЗИ может изменяться от отрицательных значений до +0,6 В. При бо'льших значениях U_ЗИ в цепи затвора появляется нежелательный ток (кривая 3 на рис.5.9), т.к. переход металл-полупроводник смещается в прямом направлении. Поэтому ток стока ограничивается величиной I_Cmax1. Для нормально закрытых транзисторов напряжение U_ЗИ может изменяться лишь в пределах 0…0,6 В, и максимальный ток стока ограничивается значением I_Cmax2. Рассмотренные транзисторы получили название МЕП-транзисторов, т.к. имеют структуру металл-полупроводник. Они обладают самым высоким быстродействие, т.к. подвижности электронов и дырок в GaAs значительно больше их подвижности в германии и кремнии.

Рис. 1 Рис. 2

Рис. 3