Физика процесса и устройство МДПТр.

 

Дальнейшим развитием полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором. У них ме­таллический затвор отделен от полупро­водникового канала тонким слоем ди­электрика. Иначе эти приборы называют МДП-транзисторами (от слов «металл — диэлектрик — полупроводник») или МДП-транзисторами (от слов «металл — оксид — полупроводник»), так как ди­электриком обычно служит слой диокси­да кремния SiO₂.

Основанием служит кремниевая пластинка с электро­проводностью типа р. В ней созданы две области с электропроводностью п- типа с повышенной проводимостью. Эти области являются истоком и стоком. От них сделаны выводы. Между исто­ком и стоком имеется тонкий приповерхностный канал с электропровод­ностью п-типа. Длина канала от истока до стока обычно единицы микрометров, а его ширина — сотни микрометров и более, в зависимости от рабочего тока транзистора. Толщина диэлектрического слоя диоксида кремния (показан штри­ховкой) 0,1—0,2 мкм. Сверху диэлектри­ческого слоя расположен затвор в виде тонкой металлической пленки. Кристалл МДП-транзистора обычно соединен с истоком, и его потенциал принимается за нулевой — так же, как и потенциал истока. Иногда от кристалла бывает сделан отдельный вывод. Прибор с та­кой структурой называют транзистором с собственным (или встроенным) кана­лом, и работает он следующим образом.

Если при нулевом напряжении затво­ра приложить между стоком и истоком напряжение, то через канал потечет ток, представляющий собой поток электро­нов. Через кристалл ток не пойдет, так как один из р — п-переходов находится под обратным напряжением. При пода­че на затвор напряжения, отрицательно­го относительно истока, а следователь­но, и относительно кристалла, в канале создается поперечное электрическое по­ле, под влиянием которого электроны проводимости выталкиваются из канала в области истока и стока и в кристалл. Канал обедняется электронами, сопро­тивление его увеличивается, и ток стока уменьшается. Чем больше отрицатель­ное напряжение затвора, тем меньше этот ток. Такой режим транзистора называют режимом обеднения.

Если же на затвор подать положи­тельное напряжение, то под действием поля, созданного этим напряжением, из областей истока и стока, а также из кристалла в канал будут приходить электроны-режим обогащения.

 

 

73 Устройство и физика процесса в тиристорах.

 

Тиристор - это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении. Этот радиоэлемент часто сравнивают с управляемым диодом и называют полупроводниковым управляемым вентилем.

Тиристор имеет 3 вывода, один из которых - управляющий электрод, можно сказать, "спусковой крючок" - используется для резкого перевода тиристора во включенное состояние.

Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, когда схема питается переменным U. Нижеследующие пункты раскрывают 4 основных свойства тиристора:

--тиристор, как и диод, проводит в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;

--тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния.

Тиристором наз управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся 4 кремниевых слоев типа р и n. Полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой представлен на рис. Крайнюю область р-структуры, к которой подключается положительный полюс источника питания, принято называть анодом, а крайнюю область n, к которой подключается отрицательный полюс этого источника, - катодом.

Представление тиристора в виде двух транзисторов разного типа проводимости приводит к эквивалентной схеме, представленной на рис. 1.4. Она наглядно объясняет явление отпирания тиристора.

Зададим ток I_GT через управляющий электрод тиристора, смещенного в прямом направлении (напряжение V_AK положительное), как показано на рис. 4.

Так как ток I_GT становится базовым током транзистора n-p-n, то ток коллектора этого транзистора равен B₁xI_GT, где B₁ - коэффициент усиления по току транзистора Т1.

Этот ток одновременно является базовым током транзистора р-n-р, что приводит к его отпиранию. Ток коллектора транзистора Т2 составляет величину B₁xB₂xI_GT и суммируется с током I_GT, что поддерживает транзистор Т1 в открытом состоянии. Поэтому, если управляющий ток I_GT достаточно велик, оба транзистора переходят в режим насыщения.

Цепь внутренней обратной связи сохраняет проводимость тиристора даже в случае исчезновения первоначального тока управляющего электрода IGT, при этом ток анода (1А) остается достаточно высоким.

 

Туннельные диоды.

 

В туннельном диоде, как и в обыч­ном, происходит диффузионное переме­щение носителей через электронно-ды­рочный переход и обратный их дрейф под действием поля. Но кроме этих процессов основную роль играет тун­нельный эффект. Он состоит в том, что согласно законам квантовой физики при достаточно малой высоте потенци­ального барьера возможно проникно­вение электронов через барьер без изме­нения их энергии. Такой туннельный переход электронов с энергией, меньшей высоты потенциального барьера (в элект­рон-вольтах), совершается в обоих на­правлениях, но только при условии, что по другую сторону барьера для туннелирующих электронов имеются свобод­ные уровни энергии. Подобный эффект невозможен с точки зрения классической физики (в которой электрон рассматри­вается как частица материи с отрицатель­ным зарядом), но оказывается вполне ре­альным в явлениях микромира, подчи­няющихся законам квантовой механики, согласно которым электрон имеет двой­ственную природу: с одной стороны, он является частицей, а с другой стороны, он может проявлять себя как электро­магнитная волна. Но электромагнитная волна может проходить через потенци­альный барьер, т. е. через область элект­рического поля, не взаимодействуя с этим полем.

Основные параметры:- ток максимума, ток минимума, напряжение максимума, минимума, наибольшее напряжение, разность U3-U1 (наибольшее напряжение минус максимума)-напряжение переключения или напряжение скачка. Туннельные диоды могут применяться в технике СВЧ, а также во многих импульсных радиоэлектронных устр-вах, расчитаных на высокое быстродействие.