Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:elt:question44

Вопрос №44. Полевые транзисторы с изолированным затвором. Принцип действия и устройство транзисторов с изолированным и индуцированным каналами. Основные параметры, условные графические изображения, входные и выходные характеристики

В отличие от биполярного транзистора, в котором управление производится током, полевой транзистор управляется напряжением, т.е. электрическим полем. Такой транзистор является униполярным, т.е. его проводимость обеспечивается только одним током носителей: электронами или дырками.

Полевой транзистор с изолированным затвором - разновидность полевого транзистора, затвор которого отделён от канала слоем высокоомного диэлектрика. В связи с этим, такие транзисторы называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник) или МОП-транзисторами (металл-окисль-полупроводник).

В этих транзисторах токопроводящий канал формируется непосредственно под слоем диэлектрика, т.е. оказывается локализован в тонком поверхностном слое полупроводника.

В зависимости от того, как образуется проводящий канал, различают МДП-транзисторы двух типов:

  1. с встроенным (изолированным) каналом,
  2. с индуцированным каналом.


ПТ с внутренним каналом

Внутреннее устройство транзистора с внутренним каналом показано на рисунке:





Кристалл имеет две области: высоколегированную область p-типа (называют «подложка») и низколегированную область n-типа, образующую токопроводящий канал и имеющую два вывода: исток и сток.

Металлический затвор отделён от канала изолятором.

Из-за разницы концентраций носителей в подложке и канале обеднённая носителями область в основном оказывается сосредоточена в канале.

Если подать на выводы канала напряжение указанной полярности, в канале возникнет ток, который будет интенсивно нарастать по мере увеличения напряжения.



Этому режиму соответствует 1-й участок ВАХ канала.

При некотором значении напряжения рост тока замедляется и практически приостанавливается (2-й участок), вплоть до 3-го участка ВАХ, соответствующего пробою.

Замедление роста тока объясняется перекрытием канала разрастающейся ближе к стоку областью pn-перехода.

Если теперь подать отрицательный, по отношению к подложке, потенциал на затвор, в образующемся между затвором и подложкой электрическом поле основные носители заряда канала - электроны - устремляются в подложку, и ток канала снижается. Второй участок ВАХ смещается вниз.

И наоборот, если запитать затвор положительным напряжением, электроны из подложки вернутся в канал, и его проводимость увеличится. Второй участок ВАХ сместится вверх.

ПТ с индуцированным каналом

В ПТ с индуцированным каналом токопроводящий канал, как элемент конструкции, изначально отсутствует.





Области стока и истока отделены друг от друга изолирующими слоями pn-переходов. Очевидно, что приложенное между этими выводами напряжение не вызовет появление тока.

Поскольку сток и исток в рассматриваемом примере имеют n-проводимость, для протекания между ними тока необходимо создать канал с таким же типом проводимости. Для создания такого канала к затвору прикладывают положительный, по отношению к подложке, потенциал.

В образовавшемся электронном поле неосновные носители заряда подложки - электроны - устремляются к слою диэлектрика, отделяющему подложку от затвора, и под этим слоем образуется область с повышенной концентрацией электронов.

Дырки, наоборот, отталкиваются от положительно заряженного затвора, и в результате этих процессов между стоком и истоком образуется канал с проводимостью n-типа, который мы называем «индуцированный» или «проведенный».

При появлении такого канала между стоком и истоком оказывается возможным протекание тока.

examination/elt/question44.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:16 (внешнее изменение)