Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Полевые транзисторы с изолированным затвором

Если в полевых транзисторах с управляющим р-n-переходом затвор имеет электрический контакт с каналом, то в нолевых транзисторах с изолированным затвором такой контакт отсутствует. В этих транзисторах (рис. 1.16, а, б) затвор представляет собой тонкую пленку металла, изолированного от полупроводника. В зависимости от вида изоляции различают МДП и МОП-транзисторы. Аббревиатура "МДП" расшифровывается как "металл – диэлектрик – полупроводник", а "МОП" – как "металл – оксид – полупроводник". В последнем случае иод "оксидом" понимается оксид кремния, который является высококачественным диэлектриком.

Исток и сток формируют в виде сильно легированных областей полупроводника. За счет этого области истока и стока имеют высокую концентрацию носителей, что отмечено на рисунке знаком "+". Как МДП-, так и МОП-транзисторы могут быть выполнены с каналом р- и n-типов. Канал в этой группе транзисторов может быть встроенным (т.е. созданным при изготовлении) и индуцированным (т.е. наводящимся под влиянием напряжения, приложенного к затвору).

Полевой транзистор с встроенным каналом

На рис. 1.16, а изображен МДП-транзистор с встроенным каналом n-типа (тонким слоем полупроводника n-типа), соединяющим исток и сток (n+-области). Эти области образованы в подложке – полупроводнике p-типа. Строго говоря, в МДП- и МОП-транзисторах не три, а четыре электрода, включая подложку. Однако часто подложку электрически соединяют с истоком (или стоком), образуя три вывода.

Полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом (я); его условное обозначение (б); передаточная (в) и выходные (г) характеристики

Рис. 1.16. Полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом (я); его условное обозначение (б); передаточная (в) и выходные (г) характеристики

В зависимости от полярности напряжения UЗИ, приложенного к затвору относительно истока, в канале может изменяться концентрация основных носителей (в рассматриваемом случае – электронов). При отрицательном напряжении на затворе Uзи электроны выталкиваются из области канала в области п+, канал обедняется носителями и ток Iс снижается. Положительное напряжение на затворе втягивает электроны из областей п+ в канал и ток Iс через канал возрастает. Таким образом, в отличие от полевого транзистора с р-n-переходом в этом полевом транзисторе управляющее напряжение может быть как отрицательным, так и положительным, что отражено на его передаточной (рис. 1.16, в) и выходных (рис. 1.16, г) характеристиках.

Полевой транзистор с индуцированным каналом

Этот вид транзистора отличается от предыдущего тем, что при отсутствии напряжения на затворе канал отсутствует (рис. 1.17, а), так как η-области истока и стока образуют с р-подложкой два р-n-перехода, включенные навстречу друг другу, и, значит, при любой полярности напряжения Ucn один из переходов заперт.

Если же на затвор подать напряжение больше порогового UЗΗ > UЗИпор, то созданное им электрическое поле вытягивает электроны из n+-областей (и в какой-то мере из подложки), образуя тонкий слой n-типа в приповерхностной области р-подложки (рис. 1.17, б). Этот слой соединяет исток и сток, являясь каналом n-типа. От подложки канал изолирован возникшим обедненным слоем.

Таким образом, полевые транзисторы с индуцированным n-каналом (n-МОП-транзисторы), в отличие от рассмотренных ранее полевых транзисторов, управляются только положительным сигналом Uзи (рис. 1.17, г). Значение порогового напряжения у них 0,2:0,1 В.

Значительно больше пороговое напряжение у p-МОП-транзистора, принцип работы которого аналогичен n-МОП-транзистору. Но в связи с тем, что носителями в нем служат дырки, а не электроны, полярность всех напряжений у этого транзистора противоположна n-ΜОП-транзистору. Значение порогового напряжения этого типа транзисторов составляет 2:4 В (рис. 1.17, Э).

Как и биполярные, полевые транзисторы можно включать по схеме с общим затвором (03), общим истоком (ОН) и общим стоком (ОС). Как правило, используют схему с ОИ, так как она, подобно схеме с ОЭ биполярных транзисторов, позволяет получить значительные коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности одновременно.

Полевой транзистор с индуцированным каналом в исходном состоянии (а) и при приложенном напряжении на затворе (б); его условное обозначение (в); передаточная (г) и выходные (д) характеристики

Рис. 1.17. Полевой транзистор с индуцированным каналом в исходном состоянии (а) и при приложенном напряжении на затворе (б); его условное обозначение (в); передаточная (г) и выходные (д) характеристики

Преимущества полевых транзисторов:

  • 1) высокое входное сопротивление в схеме с ОИ;
  • 2) малый уровень собственных шумов, так как перенос тока осуществляют только основные для канала носители и, следовательно, нет рекомбинационного шума;
  • 3) высокая устойчивость против температурных и радиоактивных воздействий;
  • 4) высокая плотность расположения элементов при изготовлении интегральных схем.

Отметим также интересную особенность полевых транзисторов: в принципе исток и сток в транзисторах равноправны, т.е. в зависимости от приложенной полярности напряжения исток и сток могут меняться местами. На этом свойстве основано использование полевых транзисторов в качестве электронных ключей вместо обычных контактных переключателей.

Полевые транзисторы широко используются в усилителях, генераторах и другой радиоэлектронной аппаратуре, а МОП-транзисторы являются основой для разработки всех современных средств вычислительной техники, включая микропроцессоры, микроконтроллеры, полупроводниковую память.

Сравнивая условные обозначения транзисторов (см. рис. 1.8, б; 1.9, б; 1.15, б, в; 1.16, б; 1.17, в), подчеркнем, что стрелка в них всегда направлена от р-области к п-области, что позволяет легко установить, например, тип канала полевого транзистора.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы