4.2.2. Статические характеристики мдп-транзистора с

индуцированным каналом

На рис. 4.7 представлено семейство статических выходных (стоковых) характеристик при U_зи = const

.

При увеличении внешнего напряжения U_си и U_зи до значений больше порогового, в цепи сток-исток протекает электрический ток. От истока через канал к стоку должны двигаться электроны, поэтому плюс внешнего источника подключается к стоку.

П ри малых напряжениях U_си и U_зи ток стока изменяется прямо пропорционально напряжению (участок АБ). С увеличением напряжения U_си ширина канала уменьшается вследствие падения на нем напряжения. Уменьшение поперечного сечения канала при увеличении тока стока происходит около стока.

Из-за заметного сужения стокового участка канала характеристика отклоняется от прямой на участке БВ. При напряжении напряжение на затворе относительно стокового участка канала становится равным пороговому значению, что приводит к уменьшению ширины канала возле стока, повышению его сопротивления и ограничению тока стока . В транзисторе наступает режим насыщения и при дальнейшем увеличении напряжения U_си ток стока меняется незначительно.

При увеличении напряжения на затворе (по абсолютному значению) выходные статические характеристики смещаются в область больших токов стока. При больших напряжениях на стоке может произойти электрический пробой транзистора: пробой p–n перехода под стоком или пробой диэлектрика под затвором.

Выходные характеристики МДП-транзистора аналогичны характеристикам полевых транзисторов с управляющим p–n переходом. В крутой области характеристики (участок АБ на рис. 4.7) транзистор работает как электрически управляемое сопротивление, а пологая часть используется при построении усилительных каскадов.

При ориентировочных оценках тока стока в области насыщения можно использовать уравнение

, (4.4)

где .

На рис. 4.8 представлена статическая характеристика передачи: при U_си=const. Эта характеристика определяется для режима насыщения и описывается зависимостью (4.4).

Отсутствие тока стока при нулевом напряжении на затворе, а также одинаковая полярность напряжения на затворе и стоке у МДП-транзисторов с индуцированным каналом служит основой для построения высокоэкономичных импульсных схем.

При использовании подложки в качестве управляющего электрода целесообразно рассматривать выходные характеристики при различных напряжениях подложка-исток при U_пи=const (рис. 4.9).

Семейство сток-затворных характеристик при разных напряжениях U_пи на подложке относительно истока показаны на рис. 4.10. Из рис. 4.10 видно, что при изменении напряжения на подложке все точки характеристики смещаются параллельно оси абсцисс на U_пор. Пороговое напряжение U_зи пор существенно зависит от напряжения на подложке.

4.3. Полевые транзисторы со встроенным каналом

На стадии изготовления транзисторов между областями стока и истока создается тонкий слаболегированный слой (канал) с таким же типом электропроводности, что и области стока и истока (рис. 4.11,а).

При нулевом напряжении на затворе и наличии внешнего напряжения между стоком и истоком протекает ток стока. Отрицательное напряжение, приложенное к затвору относительно истока и подложки, будет выталкивать электроны из канала, а в канал втягивать дырки из подложки, канал обедняется носителями. Толщина канала и его электропроводность уменьшается, что приводит к уменьшению тока стока. При некотором отрицательном напряжении на затворе, называемом напряжением отсечки U_зи отс, происходит инверсия типа электропроводности канала. Области истока и стока оказываются разделенными областью p-полупроводника.

У величение положительного напряжения на затворе МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа (рис. 4.11,б) вызывает приток электронов в канал из подложки. Канал расширяется, обогащаясь носителями, сопротивление его уменьшается, а ток стока возрастает.

Режим работы полевого транзистора, при котором увеличение по абсолютной величине напряжения на затворе вызывает уменьшение тока стока, называется режимом обеднения.

Транзисторы со встроенным каналом работают как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения. Часто их называют транзисторами обедненного типа.