Дослідження статичних характеристик мдн транзистора з індукованим каналом за схемою св
Короткі теоретичні відомості
Польовий транзистор з ізольованим затвором — це польовий транзистор, затвор якого відділений в електричному відношенні від каналу шаром діелектрика.
У кристалі напівпровідника з відносно високим питомим опором, що називають підкладкою, створені дві сильнолеговані області із протилежним щодо підкладки типом провідності. На ці області нанесені металеві електроди — стік і витік. Відстань між сильно легованими областями стоку й витоку може бути менше мікрона. Поверхня кристала напівпровідника між стоком і витоком покрита тонким шаром (порядку 0,1 мкм) діелектрика. Оскільки вихідним напівпровідником для польових транзисторів звичайно є кремній, то в якості діелектрика використається шар двокису кремнія SiO2, вирощений на поверхні кристала кремнію шляхом високотемпературного окислювання. На шар діелектрика нанесений металевий електрод — затвор. Виходить структура, що складається з металу, діелектрика й напівпровідника. Тому польові транзистори з ізольованим затвором часто називають МДН-транзисторами.
Рисунок 8.1 – Будова МДН-транзистора з індукованим каналом
Вхідний опір МДН-транзисторів може досягати 1010…1014Ом (у польових транзисторів з керуючим p-n-переходом 107…109), що є перевагою при побудові високоточних пристроїв.
У МДН-транзисторів з індукованим каналом (рис. 9.1) провідний канал між сильнолегованими областями стоку і витоку відсутній і, отже, помітний струм стоку з'являється тільки при певній полярності й при певнім значенні напруги на затворі відносно витоку, що називають граничною напругою.
Зображені на рисунку 9.1 структури польових транзисторів з ізольованим затвором мають підкладку з електропровідністю n-типу. Тому сильнолеговані області під стоком і витоком, а також індукований і вбудований канал мають електропровідність p-типу. Якщо ж аналогічні транзистори створені на підкладці з електропровідністю p-типу, то канал у них буде мати електропровідність n-типу.
При напрузі на затворі відносно витоку, рівній нулю, і при наявності напруги на стоці, — струм стоку виявляється мізерно малим. Він являє собою зворотний струм p-n переходу між підкладкою й сильнолегованою областю стоку. При негативному потенціалі на затворі (для структури, показаної на рисунку) у результаті проникнення електричного поля через діелектричний шар у напівпровідника при малих напругах на затворі (менших UЗВпор) у поверхні напівпровідника під затвором виникає збіднений основними носіями шар і область об'ємного заряду, що складається з іонізованих нескомпенсованих примісних атомів. При напругах на затворі, більших UЗВпор, у поверхні напівпровідника під затвором виникає інверсний шар, який і є каналом, що з'єднує стік з витоком. Товщина й поперечний переріз каналу будуть змінюватися зі зміною напруги на затворі, відповідно буде змінюватися й струм стоку, тобто струм у ланці навантаження. Так відбувається керування струмом стоку в польовому транзисторі з ізольованим затвором і з індукованим каналом.
У зв'язку з тим, що затвор відділений від підкладки діелектричним шаром, струм у ланці затвора мізерно малий, мала й потужність, споживана від джерела сигналу в ланці затвора й необхідна для керування відносно більшим струмом стоку. Таким чином, МДН-транзистор з індукованим каналом може робити підсилення електромагнітних коливань по напрузі й по потужності.
Принцип підсилення потужності в МДН-транзисторах можна розглядати з погляду передачі носіями заряду енергії постійного електричного поля (енергії джерела живлення у вихідній ланці) змінному електричному полю. У МДН-транзисторі до виникнення каналу майже вся напруга джерела живлення в ланці стоку падалі на напівпровіднику між стоком і витоком, створюючи відносно більшу постійну складову напруженості електричного поля. Під дією напруги на затворі в напівпровіднику під затвором виникає канал, по якому від стоку до витоку рухаються носії заряду — дірки.