Вах полевого транзистора с p-n затвором

(n-канал)

Выходные (стоковые) характеристики

при

 

I_С,mA отсечка, насыщение

В U_ЗИ=0

геометрическое место А

точек насыщения - насыщение U_ЗИ=-1В

парабола (у=х²)

насыщение U_ЗИ=-2В

 

0 U_СИ, В

напряжения насыщения для разных значений U_ЗИ

Область насыщения совпадает с областью отсечки для напряжения .

а) Пусть (характеристика 1).

При малых значениях напряжения (участок ОА) переходы практически не расширяются, поэтому ток канала растет линейно с ростом напряжения (выполняется закон Ома). Дальнейшее повышение напряжения сопровождается расширением переходов, канал сужается, рост тока замедляется (участок АВ – нелинейный). В момент, когда (точка В), т.е. когда произойдет смыкание переходов вблизи Стока, рост тока прекращается – наступает режим насыщения.

б) Если на Затвор подано обратное напряжение (), то суммарное обратное напряжение будет равно , т.е. возрастет на величину . При этом перекрытие канала наступит раньше (при ме́ньшем напряжении ), поэтому ме́ньшим будет и максимальный ток канала, т.е. характеристика 2 пойдет ниже характеристики 1.

Стоко-затворные (передаточные) характеристики

при

I_С,mA

I_Сmax

 

U_СИ =10В

 

 

U_ЗИ,В 0

U_ОТС

В общем случае суммарное обратное напряжение, подаваемое на переходы, равно: .

а) (поперечное поле отсутствует)

В этом случае будет минимально, следовательно, расширение переходов также будет минимально, а, значит, толщина канала максимальна, т.е. ток канала будет максимальным .

б) . С появлением напряжения суммарное напряжение будет больше, поэтому переходы будут расширяться в бо́льшей степени, а, значит, толщина и ток канала будут уменьшаться.

в) При канал перекрывается и ток канала (транзистор запирается).

МОП – транзисторы

МОП-транзисторы были разработаны в 1962г. В отличие от полевого транзистора с p-n затвором, у МОП транзистора Затвор изолирован слоем диэлектрика, в результате чего входное сопротивление МОП-транзисторов очень велико (достигает величины 10¹⁴ Ом) – достоинство.

МОП-транзистор с наведенным каналом

Исток и Сток выполнены в виде сильнолегированных -областей в слаболегированной подложке -типа (). Подложка соединена с Истоком. Затвор представляет собой тонкую пленку алюминия, напыленную на поверхность диэлектрика (двуокись кремния).

При подаче на Затвор достаточно большого отрицательного напряжения (“минус” на Затворе, “плюс” на Истоке и Подложке) в кристалле возникает сильное поперечное поле , которое “вытягивает” электроны из-под Затвора вглубь кристалла.

Таким образом, под Затвором увеличивается концентрация дырок, т.е. изменяется тип электропроводности (с n на p) – происходит так называемая инверсия. Инверсия происходит при напряжении .

Возникший тонкий слой p-типа и образует канал, который изолируется от кристалла значительным по толщине обратно смещенным переходом.

С ростом отрицательного напряжения концентрация дырок в канале, а, значит, и его проводимость возрастают, что соответствует режиму обогащения. В режиме обеднения (“плюс” на Затворе) такой транзистор работать не может, т.к. не будет изоляции канала от кристалла незначительным по толщине прямо смещенным переходом. Обозначение:

Стрелка – это Подложка. В данном случае Подложка и Исток соединены.

ВАХ МОП-транзистора с наведенным p-каналом

Стоковые (выходные) характеристики

при

I_С,mA

U_ЗИ=-10В

насыщение

U_ЗИ=-8В

U_ЗИ=-6В

 

0 U_СИ, В

U_НАС

При происходит перекрытие канала, транзистор входит в режим насыщения – рабочий режим. Чем больше отрицательное напряжение на Затворе , тем выше концентрация дырок в канале и его проводимость, т.е. тем больше ток канала (тем выше идет характеристика).

Стоко-затворные (передаточные)

Характеристики

при

 

I_С,mA

U_СИ=-5В

 

 

U_ЗИ, В 0

U_ПОРОГ

а)

При этом канал не образуется, и ток канала .

б)

Возникает p-канал, и ток канала растет с ростом напряжения на Затворе.

МОП- транзисторы со встроенным каналом

 

Канал создается в таких транзисторах технологически – отличие от МОП-транзисторов с наведенным каналом.

 

Обозначение: