С хемы включения транзисторов:

Полная эквивалентная схема полевого транзистора с управляющим

p-n переходом и каналом n-типа.

Полевые транзисторы с изолированным управляющим электродом (затвором).

У таких транзисторов полупроводниковый канал отделён от металлического затвора тонким (≈0,1мкм) слоем диэлектрика. Они имеют структуру металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). В большинстве случаев в качестве диэлектрика используется диоксид кремния (SiO­₂). В таком случае транзистор называется МОП-типа (металл-окисел-полупроводник).

Принцип работы этих приборов основан на эффекте поля.

МОП-транзисторы могут быть двух типов:

• со встроенным каналом (канал создается при изготовлении);

• с индуцированным каналом (инверсионным) – канал возникает под действием напряжения, приложенного к затвору.

МОП-транзисторы со встроенным каналом:

Структура МОП-транзистора со встроенным каналом n-типа.

Основа прибора – подложка из монокристаллического кремния p-типа.

Области истока и стока – сильнолегированные полупроводники n-типа (n⁺). Расстояние между И и С около 1 мкм. На этом участке расположена узкая слаболегированная полоска кремния n-типа (канал).

В зависимости от полярности напряжения на затворе (относительно истока), канал может обедняться или обогащаться носителями заряда (электронами).

Отрицательное напряжение на затворе выталкивает электроны из области n-канала в подложку. Канал обедняется носителями заряда и ток в канале уменьшается.

Положительное напряжение на затворе способствует втягиванию электронов проводимости из подложки и из областей n­⁺ в n-канал. Канал обогащается носителями заряда, ток в канале возрастает.

Таким образом, этот транзистор может работать с нулевым, отрицательным или положительным напряжением на затворе.

Стокозатворная характеристика Выходные ВАХ транзистора

транзистора со встроенным со встроенным каналом

каналом I_C=f(U_ЗИ) I_C=f(U_CИ) при U_ЗИ=const

УГО МОП-транзисторов со встроенным каналом:

Р азновидностью МОП-транзиторов являются транзисторы с двумя изолированными затворами (тетродные МОП-транзисторы).

Тетродный МОП-транзистор

с каналом n-типа.

С хемы включения МОП-транзисторов со встроенным каналом n-типа:

МОП-транзисторы с индуцированным каналом.

В отличие от МОП-транзисторов со встроенным каналом, в МОП-транзисторах с индуцированным каналом при отсутствии напряжения на затворе канал проводимости отсутствует.

Если подложка выполнена на основе кремния p-типа, области истока и стока – сильнолегированные полупроводники n-типа (n⁺) и проводящий канал между ними отсутствует, то p-n переход между И и С находится под обратным напряжением и ток в цепи стока отсутствует. Приповерхностный слой полупроводника обогащён дырками.

При подаче на затвор относительно истока (и подложки) положительного напряжения U_ЗИ дырки приповерхностного слоя (из подзатворной области) отталкиваются вглубь полупроводника p-типа (подложки), а электроны движутся к поверхности в подзатворную область. Электроны движутся в подзатворную область не только из подложки p-типа, где они являются неосновными носителями и их концентрация мала, но также и из слоёв (областей) n⁺-типа , где их концентрация практически неограниченна, а напряженность поля вблизи этих областей достаточно высока.

При небольших значениях U_ЗИ все электроны, попадающие в подзатворную область, рекомбинируют с дырками. Однако, по мере увеличения U_ЗИ, приток числа электронов становится больше числа рекомбинирующих электронов, в результате чего происходит приповерхностная инверсия типа электропроводности, и приповерхностный слой приобретает электронную электропроводность. В подзатворной области появляется тонкий инверсный слой n-типа, соединяющий сток с истоком. Этот слой начинает играть роль канала проводимости, и если между истоком и стоком приложено напряжение, то по каналу потечёт ток.

Напряжение на затворе, при котором наступает инверсия проводимости слоя полупроводника и индуцируется канал, называется пороговым напряжением .

Е сли при изменять значение напряжения на затворе, можно расширять или сужать индуцированный канал, тем самым увеличивая или уменьшая ток стока. Толщина индуцированного канала составляет от 1 до5 нм (1нм=10^-8см). Очевидно, что транзистор с таким каналом может работать только в режиме обогащения.

Стокозатворные характеристики Выходные характеристики.

МОП-транзистора с индуцированным

каналом n-типа.

УГО МОП-транзисторов с индуцированным каналом.

Схемы включения МОП-транзисторов с индуцированным каналом.

Эквивалентная схема МОП-транзисторов

со встроенным и индуцированным каналами.