Полевой транзистор с изолированным затвором

(МОП-транзистор)

 

Структура такого полевого транзистора с n-каналом показана ниже на рисунке 2.30.

 

Рисунок 2.30 – Структура МОП-транзистора

со встроенным n-каналом

 

Отличие от предыдущей структуры состоит в том, что за-твор не имеет области p, соответственно нет и p-n перехода между затвором и каналом. Затвор отделён от канала слоем диэ-лектрика (на рисунке – заштрихованная область). В качестве изолятора обычно используется оксид кремния (SiO₂).

 

Базовой частью конструкции такого транзистора является подложка из полупроводника. В данном случае канал – это полупроводник n-типа, следовательно, подложка – полупровод-ник p-типа (кремний - Si).

Электроды (сток, исток, затвор) выполнены из металла, обычно – из алюминия (Al). Эта последовательность материалов – «металл-оксид-полупроводник» и дала название таким типам транзисторам: МОП-транзисторы. По-английски называется: MOS – Metal-Oxide-Semiconductor (или полностью MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor Field  Effect Transistor).

Используется (хотя сейчас и реже) и другая аббревиату-ра: МДП – «металл-диэлектрик-полупроводник». Оба эти назва-ния равноправны.

Принцип работы заключается в том, что при подаче напряжения на затвор, изменяется концентрация носителей заря-да в канале (в данном случае – электронов) и, соответственно, меняется сопротивление канала. В частности – при подаче поло-жительного напряжения U _зи > 0 электрическое поле притягивает в канал электроны из области p (из подложки), концентрация электронов в канале возрастает (это называется режим обога-щения ), сопротивление канала уменьшается, следовательно, ток в канале увеличивается.

Наоборот: при подаче отрицательного напряжения U _зи < 0 поле вытесняет часть электронов из канала ( режим обеднения ), концентрация электронов и ток уменьшаются.

 

Пример реальной стоковой характеристики показан на рисунке 2.31.

Данный тип МОП-транзистора называется « МОП-тран-зистор со встроенным каналом ». Как видно из характеристи-ки, на затвор в данном случае можно подавать как положи-тельное, так и отрицательное напряжение. Условное схемное обозначение его показано на рисунке 2.32. От стрелки также может выходить отдельный электрод – подложка.

 

Рисунок 2.31 – Пример стоковой характеристики

МОП-транзистора с n-каналом

 

Рисунок 2.32 – Условное схемное изображение МОП-транзистора со встроенным каналом

Канал n-типа

Канал p-типа

 

 

Другой, похожий тип МОП-транзистора называется « МОП-транзистор с индуцированным каналом ». Он изобра-жён на рисунке 2.33.

Рисунок 2.33 – Условное схемное изображение МОП-транзистора с индуцированным каналом

Канал n-типа

Канал p-типа

 

Этот транзистор отличается тем, что изначально при отсутствии напряжения на затворе (U _зи =0) канала нет. Канал возникает только при подаче напряжения на затвор. Для тран-зистора с n-каналом – очевидно нужно подать U _зи > 0. Для транзистора с p-каналом U _зи < 0. Такой транзистор может рабо-тать только в режиме обогащения. Пример выходной характери-стики показан на рисунке 2.34. Очевидно – это МОП транзистор с каналом типа n так как напряжение на затворе положительное.

 

Для протекания тока необходимо, чтобы напряжение на затворе превышало некоторое пороговое значение (в данном случае – примерно 3 В).

 

 

Рисунок 2.34 – Пример стоковой характеристики

для МОП-транзистора с индуцированным каналом n-типа

 

МОП-транзисторы получили очень широкое распростра-нение, особенно в цифровых микросхемах. Это связано с тем, что слой изолятора ещё больше увеличивает входное сопротив-ление. Практически обычно можно считать, что входная цепь имеет бесконечное сопротивление и работает в режиме холосто-го хода. Входные цепи при этом практически не потребляют ток. Достоинства этого будут изучаться далее.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: