Полевые транзисторы с изолированным затвором. Дальнейшим развитием полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором

 

Дальнейшим развитием полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором. У них металлический затвор отделён от полупроводникового канала тонким слоем диэлектрика. Иначе эти приборы называют МДП – транзисторы (от слов металл–диэлектрик–полупроводник) или МОП – транзисторы (от слов металл-оксид-полупроводник).

В данном транзисторе основанием служит кремниевая пластина с электропроводностью p – типа. В ней созданы две области с электропроводностью -типа с повышенной проводимостью. Эти области являются стоком и истоком.

Между стоком и истоком имеется тонкий приповерхностный канал с электропроводностью n – типа. Длина канала от истока до стока обычно единицы микрометров, а его ширина – сотни микрометров и более, в зависимости от рабочего тока транзистора. Толщина диэлектрического слоя диоксида кремния 0,1-0,2 мкм.

 

N+
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAjESwpsUA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS2vCQBC+F/oflil4qxtzkJK6ivQBHrQPq6C3MTtN QrOzYXeM6b/vFgq9zcf3nNlicK3qKcTGs4HJOANFXHrbcGVg9/F8ewcqCrLF1jMZ+KYIi/n11QwL 6y/8Tv1WKpVCOBZooBbpCq1jWZPDOPYdceI+fXAoCYZK24CXFO5anWfZVDtsODXU2NFDTeXX9uwM tIcY1qdMjv1jtZG3V33eP01ejBndDMt7UEKD/Iv/3Cub5k/zHH6/SSfo+Q8AAAD//wMAUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54 bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJl bHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBl eG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQCMRLCmxQAAAN0AAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAigMAAAAA " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
N+
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAnDMTPsUA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS2vCQBC+F/oflil4qxs92JK6ilgFD31Yq9Deptlp EpqdDbtjjP/eLRR6m4/vOdN57xrVUYi1ZwOjYQaKuPC25tLA/n19ew8qCrLFxjMZOFOE+ez6aoq5 9Sd+o24npUohHHM0UIm0udaxqMhhHPqWOHHfPjiUBEOpbcBTCneNHmfZRDusOTVU2NKyouJnd3QG mo8Ynr4y+ewey2fZvurjYTV6MWZw0y8eQAn18i/+c29smj8Z38HvN+kEPbsAAAD//wMAUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54 bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJl bHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBl eG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQCcMxM+xQAAAN0AAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAigMAAAAA " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
N
П
И
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAt3bpesQA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS0sDMRC+C/6HMII3m6wHKWvTUloFD75aLdTbuJnu Lm4mSzLdrv/eCIK3+fieM1uMvlMDxdQGtlBMDCjiKriWawvvb/dXU1BJkB12gcnCNyVYzM/PZli6 cOINDVupVQ7hVKKFRqQvtU5VQx7TJPTEmTuE6FEyjLV2EU853Hf62pgb7bHl3NBgT6uGqq/t0Vvo 9ik+fhr5GNb1k7y+6OPurni29vJiXN6CEhrlX/znfnB5/tQU8PtNPkHPfwAAAP//AwBQSwECLQAU AAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8ucmVs c1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hhcGV4 bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALd26XrEAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACJAwAAAAA= " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
З
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAR6R3DcQA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS0sDMRC+C/6HMEJvNmkPpaxNi1SFHuqrKuht3Ex3 FzeTJZlu13/fFARv8/E9Z7EafKt6iqkJbGEyNqCIy+Aariy8vz1cz0ElQXbYBiYLv5Rgtby8WGDh wpFfqd9JpXIIpwIt1CJdoXUqa/KYxqEjztw+RI+SYay0i3jM4b7VU2Nm2mPDuaHGjtY1lT+7g7fQ fqa4/Tby1d9Vj/LyrA8f95Mna0dXw+0NKKFB/sV/7o3L8+dmCudv8gl6eQIAAP//AwBQSwECLQAU AAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8ucmVs c1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hhcGV4 bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAEekdw3EAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACJAwAAAAA= " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
С
Р
P-типа
С  
И
З
N-типа
С  
И
З
а)
б)

 


 

 

Рис.4.5. Упрощённая структура (а) и условное графическое обозначение (б) полевого МДП-транзистора с встроенным каналом

 


Поверх диэлектрического слоя расположен затвор в виде тонкой металлической плёнки. Кристалл МДП – транзистора обычно соединён с истоком, и его потенциал принимается за нулевой – так же, как и потенциал истока.

Иногда от кристалла сделан отдельный вывод. Прибор с такой структурой называют транзистором с собственным каналом.При Uз.и.=0 через транзистор протекает ток Iс под действием напряжения сток-исток Uс.и. приложенного плюсом к стоку (при канале n-типа). По мере увеличения Uс.и. канал к стоку сужается.

При подаче на затвор отрицательного напряжения относительно истока Uз.и.<0 электрическое поле затвора отталкивает электроны, вытесняя их из канала в область подложки. Канал обедняется основными носителями заряда, проводимость его уменьшается, а значит, уменьшается и ток стока Iс. Чем больше отрицательное напряжение затвора по абсолютной величине, тем меньше проводимость канала.

При подаче на затвор положительного напряжения Uз.и.>0 в транзисторе с каналом n- типа электрическое поле затвора притягивает электроны, втягивая их в канал из p- слоя и n- слоёв стока и истока. Канал обогащается, и проводимость его увеличивается.

Таким образом, принцип действия МДП-транзистора заключается в том, что управляющее действие затвора осуществляется как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения канала основными носителями заряда.

1.4.5. МДП – транзистор с индуцированным каналом

 

В отличие от транзистора со встроенным каналом здесь первоначально на подложке p-типа создаются только области - типа стока и истока, а канал не создаётся. Поэтому при отсутствии управляющего напряжения на затворе Uз.и.=0 транзистор остаётся закрытым. При подаче на затвор положительного напряжения относительно истока Uз.и.>0 электрическое поле затвора отталкивает дырки подложки от приповерхностного слоя под затвором в глубину полупроводника, а электроны притягиваются в этот слой к границе с диэлектриком.

Это приводит к изменению типа электропроводности тонкого слоя у границы, на противоположный (инверсия), то есть образуется (индуцируется) проводящий канал n-типа. С повышением положительного напряжения на затворе концентрация электронов в индуцированном канале возрастает, растёт проводимость канала, а следовательно и ток стока через него.

Достоинства МДП-транзисторов:

- большое входное сопротивление - Ом;

- большая крутизна (до десятков мА/В);

- меньшие ёмкости между переходами

 

N-типа
З
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAGIl7BccA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPS2vDMBCE74X+B7GF3BrZIZTgRAmhD+ihzzSB9La1 NraptTLSxnH/fVUI9DjMzDfMYjW4VvUUYuPZQD7OQBGX3jZcGdh+PFzPQEVBtth6JgM/FGG1vLxY YGH9id+p30ilEoRjgQZqka7QOpY1OYxj3xEn7+CDQ0kyVNoGPCW4a/Uky260w4bTQo0d3dZUfm+O zkC7j+HpK5PP/q56lrdXfdzd5y/GjK6G9RyU0CD/4XP70RqY5NMc/t6kJ6CXvwAAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hh cGV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhABiJewXHAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACMAwAAAAA= " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
И
С
Р-типа
З
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAsYkhz8QA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS2vCQBC+C/0Pywi96UYPKqmrFFvBQx8+Wmhv0+w0 Cc3Oht0xpv++eyh4/Pjey3XvGtVRiLVnA5NxBoq48Lbm0sDbaTtagIqCbLHxTAZ+KcJ6dTNYYm79 hQ/UHaVUKYRjjgYqkTbXOhYVOYxj3xIn7tsHh5JgKLUNeEnhrtHTLJtphzWnhgpb2lRU/BzPzkDz EcPTVyaf3UP5LPtXfX5/nLwYczvs7+9ACfVyFf+7d9bAfL5I+9Ob9AT06g8AAP//AwBQSwECLQAU AAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8ucmVs c1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hhcGV4 bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALGJIc/EAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACJAwAAAAA= " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
И
С
б)
L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAB5wQjccA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPS2sCQRCE7wH/w9BCbnHWBFRWR5E8IIc8jYK5dXba 3SU7PctMu27+fSYQ8FhU1VfUYtW7RnUUYu3ZwHiUgSIuvK25NLD9eLiagYqCbLHxTAZ+KMJqObhY YG79id+p20ipEoRjjgYqkTbXOhYVOYwj3xIn7+CDQ0kylNoGPCW4a/R1lk20w5rTQoUt3VZUfG+O zkCzj+HpK5PP7q58lrdXfdzdj1+MuRz26zkooV7O4f/2ozVwM51O4O9NegJ6+QsAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hh cGV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAAecEI3HAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACMAwAAAAA= " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">
N
N+
N+
P
П
И
З
С
а)

 

 

 


 

 

Рис.4.6. Упрощённая структура (а) и условное графическое обозначение (б) полевого МДП – транзистора с индуцированным каналом








Дата добавления: 2015-12-29; просмотров: 758;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.011 сек.