Ефект поля

В основу роботи ПТ з ізольованим затвором (МДН - або МОН - транзисторів) покладене явище, яке називають ефектом поля. Суть цього явища полягає у такому.

Нехай до напівпровідникового кристала - типу приєднано металеву пластину (рис. 4.11), яка не має гальванічного зв’язку з кристалом, оскільки відділена від останнього ізолювальною діелектричною плівкою.

Рисунок 4.11 – До пояснення ефекту поля в напівпровіднику

Якщо до металевої пластини і до кристала (підкладки) припаяти електроди і подати напругу плюсом до металевої пластини і мінусом до підкладки, то в кристалі виникає електричне поле. Під дією цього поля електрони з глибини НП дрейфують до поверхні, збагачуючи основними носіями приповерхневий шар і внаслідок цього збільшуючи його електронну провідність (див. праву гілку графіка рисунка 4.11, позначену ).

Якщо тепер змінити полярність підімкнення напруги (як це показано на рисунку 4.11), то поле змінить свій напрям, і електрони від поверхні кристала дрейфуватимуть вглиб. Приповерхневий шар кристала збіднюється на основні носії за рахунок відтоку електронів і припливу власних дірок з глибини НП. Електронна питома провідність шару біля поверхні зменшується до величини власної питомої провідності (див. ділянку від до у другому квадранті графіка рисунка 4.11). При пороговій напрузі установлення власної питомої провідності шару означає, що концентрація електронів дорівнює концентрації дірок: . Якщо на металевій пластині збільшувати негативну напругу відносно підкладки далі, то дірок у приповерхневому шарі стає більше, ніж електронів, , шар набирає провідності p - типу, і між шаром і рештою кристала виникає – перехід (рис. 4.11). Це явище називають інверсією типу електропровідності приповерхневого шару. Подальше збільшення негативної напруги на металі приводить до збагачення інвертованого шару на дірки – зростає діркова питома провідність (гілка на характеристиці (рис. 4.11)).