Лекция по электронике EL-15 #05 JFET
.pdf
ПП структура с управляющим
pn-переходом
JFET
1. Процесс, лежащий в основе работы JFET
|
|
+ |
U |
|
|
|
|
|
|
|
ОБР.1 |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
p |
|
|
n |
|
|
|
|
||
(а) |
электроны |
ООЗ (ионы А) |
|
дырки |
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
ПОЗ (ионы Д) |
|
|
|
|||
|
|
|U |
| > |U |
ОБР.1 |
| |
|
|
|
+ |
ОБР.2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
+ |
|
|
|
|
p |
|
|
n |
|
|
|
|
||
(б) |
электроны |
|
ООЗ (ионы А) |
дырки |
|||
|
|
|
|
||||
В резко асимметричном pn-переходе |
|||||||
|
|||||||
|
ПОЗ ( |
оны Д) |
|
|
|
||
область ОЗ с отсутствием свободных носителей лежит в пределах ПП с более низкой концентрацией примеси
При увеличении обратного напряжения толщина pn-перехода
растет, в основном за счет ПП с более низкой концентрацией примеси
2. Этапы изготовления JFET на примере канала n-типа
исходная подложка |
создание n-области |
|
n |
p |
p |
создание n+- "карманов" |
создание управляющего |
|||
получение канала |
|
pn-перехода |
p+ |
|
n+ n |
n+ |
|
n ОЗ |
|
|
n+ |
n+ |
||
p |
|
|
p |
|
|
создание контактных площадок |
|
||
|
П И |
З |
С |
|
|
n+ n |
ОЗ |
|
|
|
|
n+ |
|
|
p
3. Результат изготовления JFET на примере канала n-типа
|
|
UСИ |
|
|
|
|
|
UЗИ |
|
|
|
П |
|
И |
p+ |
З |
С |
|
|
|
область ПОЗ, |
|
|
|
n+ |
n |
полученная из n |
n+ |
|
|
|
|
|
||
канал n-типа
p
1)Ток может проходить только по каналу при UСИ > 0.
2)При UЗИ=0 толщина ПОЗ минимальна, толщина канада максимальна, сопротивление канала и ток – максимальны.
3)С ростом \UЗИ\ в сторону UЗИ<0 увеличивается толщина ПОЗ и уменьшается толщина канала вплоть до полного его перекрытия - отсечка
4. Рабочая часть структуры JFET
U |
УПР |
≤ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
З |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
n |
ПОЗ - носителей НЕТ |
|
||
И |
|
n-канал |
|
С |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
U |
+ |
|
|
|
|
|
|
UУПР ≥ 0
З
p+
И |
ОЗ - носителей НЕТ |
|
|
p-канал |
С |
||
|
|||
|
|
+
U
5. |
Влияние управляющего напряжения |
|||
|
a) UУПР = 0; |
толщина pn-перехода минимальна |
||
|
толщина канала максимальна |
|||
|
|
З |
|
|
|
p+ |
ОЗ - носителей НЕТ |
|
|
|
n |
|
||
|
И |
n-канал |
|
С |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
IC0 |
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
b) UУПР < 0 |
толщина pn-перехода растет |
||
|
толщина канала падает |
|||
|
|
З |
|
|
|
p+ |
|
|
|
|
n |
ОЗ - носителей НЕТ |
|
|
|
И |
n-канал |
|
С |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IC < IC0 |
|
|
U |
+ |
|
|
|
|
|
|
6.Перекрытие канала управляющим напряжением
UУПР = UОТС; |
толщина pn-перехода максимальна |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
толщина канала равна нулю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(перекрыт) |
|
|
|
|
|
|
|
|
З |
|
|
|
|
p+ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
ОЗ - носителей НЕТ С |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||
IC = 0
+
U
7. Общие выводы по структуре JFET
1)JFET-структура содержит тонкий проводящий канал в приграничной области ПП (аналогично МОП-структуре).
2)Область, канала, граничащая с поверхностью – это область объемного заряда pn-перехода, направленного перпендикулярно длине канала (это особенность JFET).
3)Ток в JFET–структуре управляется двумя напряжениями
(аналогично МОП-структуре):
напряжение питания UСИ обеспечивает движение носителей по каналу – собственно ток,
управляющее напряжение UЗИ изменяет толщину канала –
от максимальной при UЗИ = 0 до нулевой при UЗИ = UОТС
управляющее напряжение тока не создает, т.к. в его цепи обратно включенный pn-переход.
ток создается только основными носителями, механизм движения – только дрейф.
8. |
Структура JFET (канал n-типа) |
|
|
UСИ ≥ 0
|
|
|
UЗИ ≤ 0 |
|
|
||||
И |
|
|
|
|
|
З |
С |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n+ |
|
|
p+ |
n+ |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
обедненный слой |
|||||||
|
|
|
|
|
p+-n-перехода |
|
|
||
n канал
p - подложка
Во избежание утечек подложка присоединяется к точке с минимальным потенциалом – в данном случае 0В.
9. |
Структура JFET (канал p-типа) |
|
|
U |
СИ |
≤ |
0 |
|
|
|
U |
|
≥ |
0 |
|
ЗИ |
|
|
|
|
И |
|
|
З |
С |
|
|
+ |
|
|
+ |
|
n |
|
+ |
|
|
|
p |
|
p |
обедненный слой |
|||
|
|
+ |
|
|
|
|
n -p -перехода |
|
|
p |
|
|
канал |
|
n - подложка |
|
|
|
|
Во избежание утечек подложка присоединяется к точке с максимальным потенциалом – в данном случае 0В.