 |
Польові транзистори з ізольованим затвором
|
|
|
|
Польові транзистори з ізольованим затвором мають структуру метал – діелектрик (окисел) – напівпровідник. Тому їх часто називають МДП- або МОП-транзисторами. Принцип роботи цих приладів базується на ефекті поля в поверхневому шарі напівпровідника. На рис. 2.3.16. схематично показана конструкція такого транзистора. Основою приладу служить пластинка (під ложка) монокристалічного кремнію р-типу. Області витоку і стоку являють собою ділянки кремнію, сильно леговані домішком n-типу. Відстань між витоком і стоком приблизно 1 мкм. На цій ділянці розміщена вузька слабо легована смужка кремнію n-типу (канал). Затвором служить металева пластика, ізольована від каналу шаром діелектрика товщиною приблизно 0,1 мкм. В якості діелектрика може використовуватися вирощена при високій температурі плівка двоокису кремнію.
В залежності від полярності напруги, прикладеної до затвору (відносно стоку), канал може збіднюватись або збагачуватись носіями заряду (електронами). В залежності від цього існує 2 типи каналів: вбудований та індукований. При від’ємній напрузі на затворі електрони провідності виштовхуються із області каналу в об’єм напівпровідника підложки. При цьому канал збіднюється носіями заряду, що призводить до зменшення струму в каналі. Позитивна напруга на затворі допомагає втягуванню електронів провідності із підложки в канал. В цьому режимі, який отримав назву режиму збагачення, струм каналу зростає.
В З С
 |
Метал Діелектрик
 | |||
|
ІС UЗВ5 ІС
UЗВ4 І
UЗВ3
UЗВ2
UЗВ1
-UЗВ1 UЗВ=0 UС =const
-UЗВ2
ІІ
0 UС UЗВ від 0 UЗВ
|
|
|
а) б)
Рис. 2.3.17. Стокові (а) і стокозатворна (б) характеристики
польового транзистора з ізольованим затвором:І – режим збагачення; ІІ – режим збіднення
Таким чином, на відміну від польового транзистора з p-n переходами, транзистор з ізольованим затвором може працювати з нульовою, від’ємною або додатною напругою на затворі.
Вихідні характеристики польового транзистора з ізольованим затвором (рис. 2.3.17,а) мають такий же вигляд, як і характеристики транзистора з p-n переходами. Різниця лише в тому, що транзистори з p-n переходами можуть працювати лише в режимі збіднення (звуження) каналу, а транзистори типу МДП (або МОП) працюють як в режимі збіднення (при від’ємних напругах на затворі), так і в режимі збагачення (при додатних напругах на затворі). З цієї ж причини стокозатворна характеристика транзистора з ізольованим затвором може захоплювати область позитивних напруг між затвором і витоком.
Основні параметри польових транзисторів.
Крутизна характеристики
 |
при UC = const (2.3.19)
Напруга відсічки UЗВ від - зворотна напруга на затворі, при якій струмопровідний канал стане закритим.
Вхідний опір Rвх між затвором і стоком
(2.3.20)
Вихідний опір Rвих (визначається в режимі насичення)
при UЗВ = const (2.3.21)
 |
а) б) в) г)
Рис. 2.3.18. Умовні графічні зображення польових транзисторів з ізольованим затвором:
а) із встроєним р-каналом збідненого типу; б) із встроєним n-каналом збідненого типу;
в) із індукованим р-каналом збагаченого типу; г) із індукованим n-каналом збагаченого типу
 |
Переваги польових транзисторів:
v високий вхідний опір, який досягає в канальних транзисторах з p-n переходами величини 106-109 Ом, а в транзисторах з ізольованим затвором 1013-1015 Ом;
v 
малий рівень власних шумів, так як в польових транзисторів, на відміну від біполярних, в переносі струму беруть участь заряди лише одного знаку, що виключає появу рекомбінаційного шуму;
|
|
|
v висока стійкість проти температурних і радіоактивних дій;
v висока щільність розміщення елементів при використанні приладів в інтегральних схемах.
Характерні особливості польових транзисторів:
v струм створюють основні носії зарядів;
v рух носіїв зарядів відбувається вздовж p-n переходів, а не через них, як у біполярних транзисторів.
|
|
|
