Описание структур МДП-транзисторов с индуцированным и встроенным каналом

Работа полевых транзисторов основана на использовании носителей заряда только одного типа – основных (или электронов, или дырок). Основным способом движения носителей является дрейф в электрическом поле.

Полевые транзисторы бывают двух видов: с управляющим р-п переходом и со структурой металл – диэлектрик – полупроводник (МДП-транзисторы). В частном случае, если диэлектриком является окисел (двуокись кремния SiO2), используется название моп – транзисторы. Мдп-транзисторы в свою очередь подразделяются на транзисторы с индуцированным каналом и со встроенным каналом. Работа МДП-транзисторов основана на эффекте поля, т.е. на возможности изменять проводимость приповерхностных областей полупроводника за счет изменения поверхностного потенциала. Проводящий слой, по которому проходит рабочий ток, называют каналом. Отсюда еще одно название такого класса транзисторов – канальные транзисторы.

Рисунок 6 – Структура МДП-транзистора с n-каналом, выполненного на основе полупроводника р-типа.

Металлический электрод, создающий эффект поля, называют затвором (3). Два других электрода называют истоком (И) и стоком (С). Эти электроды в принципе обратимы. Исток – электрод, через который в проводящий канал втекают носители заряда. Сток – электрод, через который носители заряда вытекают. Затвор –электрод, на который подается электрический сигнал. Его используют для управления величиной тока в проводящем канале, протекающего от истока к стоку. Если канал n-типа, то рабочие носители – электроны и полярность стока положительная. Исток обычно соединяют с основой полупроводника, которую называют подложкой (П).

Проводящие каналы, отсутствующие в равновесном состоянии и образующиеся под действием внешнего напряжения, называют индуцированными. Толщина индуцированного канала практически неизменная (1-5 мкм), потому модуляция его проводимости обусловлена изменением концентрации носителей. Напряжение на затворе, при котором образуется проводящий канал, называют пороговым напряжением и обозначают U_пор.

Подложку мдп-транзисторов стараются делать из материала с высоким удельным сопротивлением, с тем чтобы облегчить образование канала и увеличить пробивное напряжение переходов истока и стока.

В МДП-транзисторах со встроенным каналом проводящий канал создают не за счет электрического поля, а технологическим путем. В этом случае мы также напряжением на затворе управляем проводимостью этого канала, причем в более широком интервале значений U_зи, поскольку такой канал существует и при нулевом напряжении на затворе. Для МДП-транзисторов со встроенным каналом вместо порогового напряжения вводят параметр напряжение отсечки. Напряжение отсечки – это напряжение на затворе, при котором встроенный проводящий канал исчезает и ток в цепи сток – исток стремится к нулю. Транзисторы со встроенным каналом работают при обеих полярностях напряжения на затворе: при отрицательной полярности канал обедняется носителями (для n-канального транзистора) и ток стока уменьшается, при положительной полярности канал обогащается электронами (для n-канального транзистора) и ток увеличивается. Для р-канального транзистора полярности противоположные. Встроенный канал обычно выполняют в виде тонкого приповерхностного слоя с помощью ионного легирования.

Рисунок 6 – Вольт-амперные характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом.

Рисунок 7 – Вольт-амперные характеристики МДП-транзистора со встроенным каналом.