Принцип действия МДП-транзисторов с индуцированным каналом

Рассмотрим р-канальный МДП-транзистор в схеме включения с общим истоком. Потенциал истока считаем равным нулю. При напряжении затворе относительно истока, равном нулю и при наличии напряжения на стоке (U_ЗИ = 0, U_СИ¹ 0) ток стока оказывается ничтожно малым. Он представляет собой обратный ток р-n-перехода между подложкой и сильнолегированной областью стока.

При отрицательном потенциале на затворе при |U_ЗИ|<|U_ЗИпор| у поверхности полупроводника возникают обедненный слой и область объемного заряда, состоящая из ионизированных нескомпенсированных примесных атомов (в рассматриваемом случае - доноров). При |U_ЗИ|>|U_ЗИпор| у поверхности полупроводника под затвором возникает инверсный слой, который и является проводящим каналом между истоком и стоком.

С изменением напряжения на затворе изменяется концентрация носителей заряда в проводящем канале, а также толщина этого канала. Основной причиной модуляции сопротивления проводящего канала в МДП-транзисторах с индуцированным каналом являетcя изменение концентрации носителей в проводящем канале (в полевых транзисторах с управляющим переходом основной причиной является изменение толщины канала).

При изменении сопротивления проводящего канала меняется и ток стока, то есть происходит управление током стока. В связи с тем, что затвор отделен от подложки диэлектрическим слоем, ток в цепи затвора ничтожно мал, мала и мощность, потребляемая от источника сигнала в цепи затвора и необходимая для управления относительно большим током стока. Таким образом, МДП-транзистор с индуцированным каналом может производить усиление электрических сигналов по напряжению и по мощности.

Исходным полупроводником для полевых транзисторов с изолированным затвором в основном является кремний. Поэтому в качестве диэлектрика под затвором используется обычно слой диоксида кремния SiO, выращенный на поверхности кристалла путем высокотемпературного окисления.

Полевой транзистор с изолированным затвором, в котором в качестве изоляционного слоя между металлическим затвором и проводящим каналом использован оксид полупроводника, называют МОП-транзистором. Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным каналом и со встроенным каналом.

В МДП-транзисторах с индуцированным каналом (рис. 8.7 а) проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляются при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока, которые называют пороговым напряжением (U_СИпор).

В МДП-транзисторах со встроенным каналом (рис. 8.7 б) у поверхности полупроводника под затвором при нулевом напряжении на затворе относительно истока существует инверсный слой - канал, который соединяет исток со стоком.

Изображенные на (рис. 8.7 а и б) структуры имеют подложку с электропроводностью n-типа. Поэтому сильнолегированные области под истоком и стоком, а также индуцированный и встроенный канал в данном случае имеют электропроводность p-типа. На рис.8.7 в и г изображены структуры с n-каналом.

Выпрямляющие электрические переходы под истоком и стоком чаще всего выполнены в виде p-n- переходов.