Полевой транзистор с изолированным затвором

МОП – транзистор с индуцированным каналом

Структура МОП – транзистора с индуцированным каналом приведена на
рис. 6.4. Дополнительный электрод «П» называется подложкой. При U_ЗИ = 0 канал отсутствует, а между стоком и истоком формируются два встречно включенных p-n перехода. Поэтому ток i_С практически отсутствует.

Если подать на затвор положительное напряжение U_ЗИ > 0, то возникающее при этом электрическое поле будет отталкивать дырки вглубь р-полупроводника.

При некотором пороговом напряжении между стоком и истоком накапливается достаточный слой электронов, – создается проводящий канал, толщина которого 1¸2 нм и она практически не изменяется. Сопротивление канала зависит от концентрации в нем электронов. Поэтому, изменяя U_ЗИ, можно изменять ток стока такого МОП – транзистора.

МОП – транзистор со встроенным каналом

Структура МОП – транзистора со встроенным каналом приведена на рис. 6.5. При отсутствии напряжения U_ЗИ между стоком и истоком будет протекать некоторый ток i_С. Эти транзисторы могут применяться как при положительных, так и при отрицательных напряжениях на затворе.

При отрицательном напряжении наблюдается режим обеднения канала, при этом электрическое поле, создаваемое U_ЗИ, выталкивает электроны из канала, уменьшая его удельную проводимость.

При положительном напряжении U_ЗИ наблюдается режим обогащения, при котором электроны втягиваются в канал из р-области, увеличивая его удельную проводимость.

Таким образом, производится управление выходным током транзистора.

Семейства выходных ВАХ МОП – транзисторов практически не отличаются от ВАХ ПТ с управляющим переходом (рис.6.7).

Между собой эти ВАХ отличаются расположением характеристики для U_ЗИ = 0. В МОП – транзисторе с индуцированным каналом это «крайняя» кривая, а в МОП – транзисторе со встроенным каналом она располагается посередине семейства. Выше ее идут характеристики, соответствующие режиму обогащения, а ниже - режиму обеднения. Эти характеристики приведены для случая, когда подложки соединены с истоком.

Подложку можно использовать также в качестве электрода, напряжением на котором также можно управлять током i_С. В этом случае подложку еще называют нижним затвором.

В качестве исходной полупроводниковой пластины во всех видах полевых транзисторов могут быть использованы полупроводники как n- так и р-типа. Соответственно полевые транзисторы делятся на n- и р-типы, а всего различают шесть их разновидностей, условно-графические обозначения которых приведены на рис. 6.8.

Транзистор с управляющим p-n переходом

МОП – транзистор с индуцированным каналом

МОП – транзистор со встроенным каналом

По сравнению с БТ полевые транзисторы имеют ряд преимуществ:

- высокое входное сопротивление (10⁹ – 10¹⁵) Ом;

- высокие значения коэффициентов усиления по току и мощности;

- высокая температурная стабильность;

- низкий уровень шумов.

Недостатки:

- низкая крутизна выходных характеристик;

- высокая входная емкость;

- низкий коэффициент усиления по напряжению.

Система обозначений ПТ приведена в Приложении 2, а значения параметров – в Приложении 3.

Контрольные вопросы

1. Поясните устройство и принцип действия ПТ с управляющим p-n переходом в схеме с ОИ.

2. Приведите стоковые и стоко-затворные характеристики для ПТ с управляющим p-n переходом в схеме с ОИ.

3. Поясните устройство и принцип действия полевого МДП-транзистора с встроенным каналом в схеме с ОИ.

4. Приведите стоковые и стоко-затворные характеристики полевого МДП-транзистора с встроенным каналом в схеме с ОИ.

5. Поясните устройство и принцип действия полевого МДП-транзистора с индуцированным каналом в схеме с ОИ.

6. Приведите стоковые и стоко-затворные характеристики полевого МДП-транзистора с индуцированным каналом в схеме с ОИ.

7. Перечислите статические параметры полевых транзисторов.

8. Поясните физический смысл статических параметров ПТ и приведите соотношения для их определения.

9. Приведите методику определения статических характеристик по стоковым характеристикам ПТ.