Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Устройство и принцип действия полевого транзистора с электронно-дырочным переходом




При изготовлении полевого транзистора с n-p -переходом (рис. 3.1) на каждую из боковых граней пластин n- или p -полупроводника на­носится слой материала с противоположным типом проводимости.

Эти слои образуют в месте контакта с пластиной односторонние n-p -переходы. Оба слоя материала, нанесенные на боковые грани, чаще всего электрически соединены и образуют электрод, имеющий внешний вывод через омический контакт, с помощью которого к n-p -переходу подводится напряжение. Этот электрод называется затвором (3). Торцы пластины снабжены элект­родами, имеющими омические

кон­такты, с помощью которых прибор включается в электрическую цепь. К этим

электродам подключается источник постоянного напряжения Uси. Электрод, от которого под дей­ствием напряжения UCИ движутся носители зарядов, называется истоком ( И); электрод, собирающий носители зарядов, называется стоком (С).

При включении в схе­му сток и исток можно менять местами. Такое включение назы­вается инверсным. Объем, за­ключенный между n-p-переходами, называется каналом. Условные обозначения транзисторов с ка­налами n- и p- типа приведены на рис. 3.2,а и б соответственно.

 

Положим, что исходная пластина изготовлена из полупроводника p- типа. В этом случае сток подключается к отрицательному полюсу источника ЭДС, а исток - к положительному. Если к затвору полевого транзистора приложить положительное по отношению к истоку и являющееся обратным для n-p -перехода напряжение Uзи то толщина обедненного слоя n-p-перехода увели­чится, а сечение канала уменьшится. Следовательно, меняя напряже­ние Uзи, можно изменять электрическое сопротивление канала. В ре­зультате будет меняться ток Iс, протекающий в цепи исток — сток под действием приложенного к стоку напряжения Ucи. Если исток и сток заземлены, то сечение канала на всем его протяжении будет одинаковым, так как обратное смещение n-p-переходов постоянно и равно Uзи.

При достаточно большом положительном смещении на за­творе обедненный слой переходов займет весь канал. Для того чтобы толщина обедненного слоя изменялась, главным образом, в сторону канала, область затвора должна иметь повышенную проводимость по отношению к исходной пластине. Напряжение на затворе, при кото­ром поперечное сечение канала становится равным нулю, называется напряжением отсечки Uзи отс. Приложение напряжения Ucи меняет конфигурацию канала. Потенциал канала у истока равен нулю, а вблизи стока —

Ucи. Напряжение на n-p-переходе вблизи истока бу­дет равно Uзи, а вблизи стока — Uзи + ׀Ucи׀. Область обедненного слоя у стокового конца расширяется.

В цепи затвора протекает малый ток обратносмещенного n-p-пе­рехода Iз. Поэтому входная проводимость полевого транзистора для постоянного тока и переменного тока низкой частоты может быть очень малой (сопротивление большое).

3.2 МДП – транзисторы

МДП - транзистор с индуцированным каналом.ВМДП - транзисторах затвор и канал изолированы пленкой диэлектрика (рис. 3.3,а).

Каналом является тонкий слой на поверхности пластины (подложки) с противоположным типом проводимости. Затвор представляет собой тонкую пленку алюминия, нанесенную на поверхность окисла крем­ния. Исток и сток выполнены в виде сильно легированных p -областей (концентрация дырок 1018…1020 см-3) в пластине кремния n-типа. Если на­пряжение на затворе отсутствует, то сопротивление между истоком и стоком, определяемое двумя вклю­ченными встречно n-p -переходами в местах контакта n-подложки и p -областей, очень велико.

Возникно­вение канала основано на так назы­ваемом эффекте поля, т.е. измене­нии концентрации носителей в при­поверхностном слое полупроводни­ка под действием электрического поля. При подаче на затвор отрица­тельного по отношению к истоку напряжения, в полупроводнике возникает электрическое поле,

 

 

кото­рое вытягивает из n-подложки дырки, увеличивая их концентрацию в тонком приповерхностном слое и изменяет тип его проводимости на противоположный. Этот тонкий слой p -типа называется индуциро­ванным или наведенным слоем. Он образует проводящий канал, сое­диняющий p -области истока и стока. При увеличении отрицательно­го напряжения затвора толщина p -слоя и его проводимость возраста­ют. Таким образом можно управлять током стока транзистора. Напря­жение затвора, при котором в приборе формируется канал, называет­ся пороговым напряжением Uзи пор.

Если при ׀Uзи׀ > ׀Uзи пор| подать отрицательное напряжение на сток, то в канале появится продольное электрическое поле и возникнет дрейфовое движение дырок от исто­ка к стоку. При изменении напряжения Uси будет меняться дрейфо­вая скорость движения дырок в канале, а следовательно, и ток Iс. Ве­личина порогового напряжения у транзисторов с индуцированным ка­налом лежит в пределах от 1 до 6 В. Условные обозначения МДП -транзисторов с индуцированным каналом n- и p -типа показаны на рис. 3.3,б и в соответственно.

Величина тока в цепи затвора транзистора очень мала, так как сопротивление изоляции между затвором и каналом достигает 1015 Ом.

МДП -транзистор со встроенным каналом. В таких МДП -транзисторах канал на этапе изготовления образуется тонким слоем полу­проводника, нанесенного на подложку и имеющего противополож­ный по отношению к ней тип проводимости. Эти транзисторы отли­чаются от транзисторов с индуцированным каналом тем, что могут работать как при положительном, так и при отрицательном напряже­нии на затворе. Рассмотрим включение МДП -транзистора с общим истоком (рис. 3.4).

 

 

Если электрическое поле, создаваемое затвором, удаляет дырки из канала, увеличивая его сопротивление, то такой режим называется режимом обеднения (рис. 3.4,а). Если электрически поле втягивает дырки в канал, обогащая его носителями и уменьшая сопротивление, то такой режим называется режимом обогащения (рис. 3.4,6). Под действием разности потенциалов между стоком и истоком дырки дрейфуют в канале, образуя ток стока.

 

 

На рис. 3.4,а и 3.4,6 пунктирными линиями показан запирающий слой p-n -перехода, образующийся на границе подложки с p -областями и каналом. Разность потенциалов на переходе меняется от ну­ля у истока до -Ucu у стока, и весь переход находится под обратным напряжением. Поэтому ток в цепи затвор — исток очень мал. Услов­ные обозначения МДП -транзисторов со встроенным каналом n- и p -типа приведены на рис. 3.4,в и г соответственно.







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 457. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия