Полевые транзисторы с изолированным затвором

Структура МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа показана на рис. 6.1. В подложке p-типа с невысокой концентрацией акцепторов »10¹⁵см^-3 методами диффузии или ионного легирования сформированы сильно легированные истоковая и стоковая области с концентрацией примеси »10¹⁹см^-3.

Рис. 6.1.

Расстояние между стоковой и истоковой областями называется длиной канала L и составляет от десятых долей до нескольких микрометров. На поверхности полупроводника создается тонкий слой подзатворного диэлектрика толщиной от 10 до 100 нм. В большинстве случаев, это термически выращенная двуокись кремния. Металлические слои образуют выводы стока, истока и затвора.

Работа транзистора. Предположим, что заряд в диэлектрике равен нулю. Тогда при равенстве нулю напряжения между истоком и затвором U_зи=0 проводящий канал в полупроводнике p-типа будет отсутствовать и между стоком и истоком оказываются два встречно включенных p-n-перехода. Поэтому при подаче напряжения на сток ток, протекающий через транзистор, будет ничтожно мал.

При подаче на затвор отрицательного напряжения U_зи<0 поверхностный слой обогащается дырками, а ток, протекающий через транзистор, остается ничтожно малым. Транзистор закрыт. При подаче на затвор возрастающего положительного потенциала в подложке сначала образуется обедненный дырками слой, а затем- инверсионный слой электронов, образующий проводящий канал. Через транзистор начинает протекать ток, зависящий от напряжения на затворе.

Каналы, образующиеся под действием внешнего напряжения и отсутствующие в равновесном состоянии, называются индуцированными. Толщина индуцированного канала составляет 1-2 нм и практически не изменяется. Модуляция проводимости канала осуществляется за счет изменения концентрации носителей. Напряжение на затворе, при котором образуется проводящий канал, называется пороговым напряжением.

Если поверхностный слой полупроводника между стоком и истоком легировать донорами, то проводящий канал будет существовать и при нулевом напряжении на затворе. Пороговое напряжение при этом будет отрицательным. Такие транзисторы называются МДП-транзисторами с встроенным каналом.

Обозначения МДП-транзисторов и полярности рабочих напряжений для включения по схеме с общим истоком показаны на рис. 6.2-6.5.

МДП-транзистор с индуцированным n-каналом-рис. 6.2,

МДП-транзистор с индуцированным p-каналом-рис. 6.3,

МДП-транзистор со встроенным n-каналом-рис. 6.4,

МДП-транзистор со встроенным p-каналом-рис. 6.5.

В МДП-транзисторах с p-каналом области истока и стока p⁺ типа формируются в подложке n-типа.

МДП-транзистор со встроенным каналом работает как при положительном, так и при отрицательном напряжении на затворе, тогда как МДП-транзистор с индуцированным каналом работает только при одной полярности напряжения на затворе.