МДН - транзистори із вбудованим каналом

У МДН - транзисторах із вбудованим каналом канал створюється конструктивно, на стадії виготовлення, а не виникає внаслідок інверсії типу електропровідності приповерхневого шару, як у транзисторах з індукованим каналом. Тому в таких транзисторах при нульовій напрузі на затворі і при напрузі між стоком та витоком, відмінній від нуля, через канал протікає деякий струм, який називається початковим струмом стоку (рис. 4.15). У МДН – транзисторах з вбудованим каналом p - типу збільшення негативної напруги на затворі приводить до розширення каналу і збільшення струму стоку (рис. 4.15 б). Збільшення на затворі такого транзистора позитивної напруги (рис. 4.15 в) спричиняє надходження електронів з товщі напівпровідника до приповерхневого шару. Ширина каналу, його електропровідність, а також струм стоку зменшуються.

а) б) в)

Рисунок 4.15 – Будова МДН - транзистора з вбудованим каналом

При деякій позитивній напрузі на затворі ( ) відбувається інверсія типу провідності каналу, і області стоку й витоку розділяються областю n - типу. Струм стоку зменшується до значення зворотного струму – переходу.

Режим роботи транзистора, коли збільшення напруги за модулем приводить до зменшення струму стоку, називають режимом збіднення. Оскільки лише МДН – транзистори з вбудованим каналом, крім режиму збагачення, мають ще й режим збіднення, то вони називаються польовими транзисторами збідненого типу.

Статичні характеристики МДН – транзистора з вбудованим каналом - типу наведені на рисунку 4.16. Вигляд їх подібний до вигляду характеристик інших польових транзисторів. Однак ці характеристики, на відміну від попередніх, мають область позитивних затворних напруг (область збіднення) і область негативних затворних напруг (область збагачення).

а) б) в)

Рисунок 4.16 – Статичні характеристики МДН – транзисторів

з вбудованим p - каналом:

а) стокозатворні; б) стокові; в) схемні позначення

Переваги польових транзисторів – високий вхідний опір і, як наслідок, дуже мале споживання енергії в керуваль­ному колі, високий порівняно з БТ коефіцієнт підсилення потужності, ще більший, ніж ПТКП, властивий МДН – транзисторам. Та обставина, що металевий затвор у цих приладах ізольований від напівпровідникової підкладки тонким шаром діелектрика, зумовлює, що вхідний опір МДН – транзисторів у десятки – сотні разів вищий, ніж у ПТКП, і досягає десятків мегаомів, тобто затворний струм не перевищує одиниць наноамперів. До того ж, ця властивість польових транзисторів з ізольованим затвором зумовлює збільшення завадостійкості і надійності роботи електронних схем, у яких вони використовуються. Але у таких приладів є суттєвий недолік. Відомо, що шар діелектрика завтовшки 1 мкм пробивається напругою 500 - 600 В. У МДН - транзисторах ізолювальна плівка має товщину 0,1 – 0,15 мкм, і тому її пробивна напруга не перевищує кількох десятків вольтів. Внаслідок цього МДН– транзистори є дуже чутливими до статичної електрики, навіть до тієї, що накопичується на людському тілі. Тому в довідниках рекомендовано паяння і згинання виводів цих транзисторів здійснювати не ближче 3 мм від корпусу. Під час транспортування, зберігання і монтажу виводи приладів повинні закорочуватись, а руки оператора і паяльник потрібно заземляти.

Прикладами МДН – транзисторів з вбудованим каналом є малопотужні прилади: КП 305, КП 306, КП 313. Усі ці транзистори високочастотні і тому мають провідність каналу n - типу. До потужних МДН - транзисторів із вбудованим n - каналом належать транзистори КП 901.