МДП-транзистор со встроенным каналом

Основой прибора (рисунок а) служит пластинка (подложка) монокристаллического кремния p-типа. Области истока и стока представляют собой участки кремния, сильно легированные примесью n-типа. Расстояние между И и С около 1 мкм. На этом участке расположена узкая слаболегированная полоска кремния n-типа (канал). Затвором служит металлическая пластинка, изолированная от канала слоем диэлектрика (двуокись кремния) толщиной примерно 0,1 мкм.

В зависимости от полярности напряжения, приложенного к затвору, канал может обедняться или обогащаться носителями заряда (электронами).

Режим обеднения: U_ЗИ < 0, электроны выталкиваются из области канала в объём полупроводника. Канал обедняется носителями и ток стока уменьшается.

Режим обогащения: U_ЗИ > 0, электроны втягиваются в канал из подложки, областей И и С, носителей заряда становится больше, ток стока увеличивается.

На рисунке б показано семейство стоковых характеристик, а на рисунке в стокозатворная характеристика МДП-транзистора. Транзистор может работать с нулевым, отрицательным (режим обеднения) и положительным (режим обогащения) напряжением на затворе. Римскими цифрами на стоковых характеристиках показаны:

I – область насыщения; II – активная область; III – область пробоя.

УГО МДП-транзистора с встроенным каналом:

МДП-транзистор с индуцированным каналом

Основой прибора (рисунок а) служит пластинка (подложка) монокристаллического кремния p-типа. Области истока и стока представляют собой участки кремния, сильно легированные примесью n-типа. Расстояние между И и С около 1 мкм. Затвором служит металлическая пластинка, изолированная от полупроводника слоем диэлектрика (двуокись кремния) толщиной примерно 0,1 мкм. При подаче на затвор положительного напряжения определённой величины в приповерхностном слое начнётся накопление электронов – индуцируется канал n- типа.

Такой транзистор работает только в режиме обогащения.

На рисунке б показано семейство стоковых характеристик, а на рисунке в – стокозатворная характеристика МДП-транзистора с индуцированным каналом.

УГО МДП-транзистора с индуцированным каналом:

 

 

ТИРИСТОРЫ

Тиристор – четырёхслойный полупроводниковый прибор, состоящий из четырёх последовательно чередующихся областей p- и n-типа.

Диодный тиристор (динистор) имеет выводы от двух крайних областей. Его называют неуправляемым переключающим диодом.

Схематическое изображение динистора приведено на рисунке а, а УГО динистора – на рисунке б. Крайние p-n переходы динистора (1 и 3) называются эмиттерными (они смещены прямо), а средний переход (2) – коллекторным (смещён обратно). Внутренние области называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью – катод, а с внешней p-областью – анод.

Для анализа работы тиристора представим четырёхслойную структуру в виде двух транзисторов: p-n-p (Т1) и n-p-n (Т2), при этом коллектор Т2 является базой Т1, а коллектор Т1 – базой Т2. При увеличении э.д.с. инжектированные одним из эмиттеров основные носители заряда пересекают область, где они являются неосновными, частично рекомбинируя в ней. Нерекомбинировавшие носители проходят через коллекторный переход и, оказавшись в области, для которой они являются основными, накапливаются здесь, понижая высоту потенциального барьера и способствуя инжекции носителей заряда из второго эмиттера. Таким образом, в базах накапливаются заряды: в p дырки, в n электроны. При определённом значении Е накопленные заряды сместят коллекторный переход прямо и прямой ток через тиристор резко вырастет. Структура перейдёт из закрытого состояния (IV) в открытое (I).

На вольт-амперной характеристике динистора можно выделить основные области: I – область малого положительного сопротивления; II – область высокого отрицательного сопротивления; III – область обратимого пробоя p-n перехода; IV – непроводящее состояние; V – обратное включение динистора. Ток удержания I_УД – минимальный ток, необходимый для поддержания открытого состояния динистора.

 

 

Триодный тиристор (тринистор) имеет выводы от двух крайних областей и от одной внутренней области. Он называется управляемым переключающим диодом.

УГО тринистора:

тринистор с выводом от p-области (с управлением по аноду)

 

 

тринистор с выводом от n-области (с управлением по каноду)

 

 

Для перехода триодного тиристора из непроводящего состояния в проводящее можно не только повышать напряжение внешнего источника Е, но и увеличивать ток управляющего электрода.

Чем больше по величине ток управляющего электрода I_У, тем при меньшем значении U_ВКЛ четырехслойная структура перейдёт из закрытого состояния в открытое.

 Тиристоры имеют четко выраженные переключающие свойства, позволяющие использовать их в различных схемах автоматики и вычислительной техники.