Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Работу полевого транзистора с я-каналом и управляющим
/ьи-ПереХОДОМ ОПредеЛЯЮТ СТаТИЧеСКИе СТОКОВЫе ^с(^Си)[/зи=сопа
(рис. 13.19, а) и стокозатворные /с(Цш)ьы=сопа (Рис- 1319> б) Характеристики. Последние в своем семействе мало отличаются друг от друга и поэтому представлены одной характеристикой. Чрезмерное увеличение напряжения ?/си вызывает лавинный пробой
3 р-тип
р-и-переход
/
/с
между затвором и стоком. При напряжении иш, меньшем напряжения отсечки U3MoTC, канал закрыт (/с=-/3). Изменение полярности напряжений UCH или U311 нарушает работу затвора.
И
и-канал
-о-
О
Вместо я-канала может быть /?-канал из полупроводника /ьтипа, а затвор — из полупроводника я-типа.
Рис. 13.18
Управление проводимостью канала электрическим полем с
/с,мА -V3h = 0 J /с, мА
20 { I -2,5 В J г/си = 20 В / 20
0 20 ^зи отс б
Рис. 13.19
напряженностью, направленной перпендикулярно движению носителей зарядов в канале, определяет название транзистора — полевой.
Полевые МДП-транзисторы отличаются от полевых транзисторов с управляющим /ьи-переходом тем, что в них электрод затвора 3 изолирован от канала слоем диэлектрика. В качестве диэлектрика обычно используется SiO2. Поэтому наряду с термином МДП пользуются термином МОП, отражающим структуру металл—оксид—полупроводник (MOSFET — metal oxid semiconductor field effect transistor).
МДП-транзистор представляет собой пластину кремния р- или и-типа, называемую подложкой П, в которой создаются две области с противоположным типом проводимости. Одна из этих областей используется как исток И. другая — как сток С.
Различают МДП-транзисторы с встроенным и индуцированным каналами.
МДП-транзистор с встроенным п-каналом (рис. 13.20) содержит подложку из полупроводника /ьтипа, в которой создаются
О
¦¦ Ih
'зи
иг
ч SiO2 2—L_
и-канал Подложка р-тип
П / р-и-переход
Uc
О
Рис. 13.20
две области полупроводника и-типа для стока и истока. Вследствие контактных явлений на границе раздела диэлектрика и подложки в ее приграничном слое образуется инверсный слой, т.е. и-канал. Этот канал соединяет между собой области стока и истока при отсутствии напряжения ?/зи = 0. При (/зи > 0 канал обогащается электронами, при и3и < 0 — обедняется.
Статические стоковые и стокозатворные характеристики МДП-транзистора с встроенным и-каналом приведены на рис. 13.21, а и б, где ?/зиотс — напряжение отсечки.
Особенность МДП-транзисторов с встроенным каналом заключается в возможности их работы в режиме обеднения и обогащения канала.
MДП-транзистор с индуцированным n-каналом получается, если в структуре на рис. 13.20 слой полупроводника подложки под диэлектриком SiO2 лигировать акцепторами. Тогда при напряжении
О 10 20 t/си.В 0 4 6 8 иЗИ, В
а б
Рис. 13.22
4^-4-c ^
а б а б а б
Рис. 13.23
иш = О проводящий канал между стоком и истоком отсутствует и возникает при напряжении Um > иЗИпор.
На рис. 13.22, с и ? приведены стоковые и стокозатворные статические характеристики МДП-транзистора с индуцированным и-каналом.
В МДП-транзисторах электрод подложки либо соединяется с электродом истока, либо служит в качестве второго затвора.
Условные обозначения полевых транзисторов с управляющим р-и-переходом, МДП-транзисторов с индуцированным каналом и МДП-транзисторов с встроенным каналом приведены соответственно на позициях 1—3 рис. 13.23, а для и-канала и рис. 13.23, б для /ьканала.
В рассмотренных случаях исток являлся общим электродом входной и выходной цепей. Такая схема включения полевого транзистора называется с общим истоком (ОИ). Характеристики транзистора при этом используются для анализа его основных режимов работы покоя, малого сигнала и ключевого.
Режим покоя. Работу полевого транзистора в цепи постоянного тока определяют его статические стоковые и стокозатворные характеристики (см. рис. 13.19, 13.21 и 13.22).
Основными статическими параметрами полевых транзисторов являются (табл. 13.4): максимально допустимые значения постоянных тока стока 1Ста, напряжений. иС]Лтах, U3liтах и мощности потерь Рпот,,™= Аг^си- Они определяют область работы транзистора, отмеченную на рис. 13.21, с штриховкой.
Режим малого сигнала. Если в цепи по схеме на рис. 13.20 кроме постоянных напряжений иСИ и Um между затвором и истоком действует также изменяющееся во времени напряжение иЗИ малого значения, то работу полевого транзистора можно рассматривать как наложение режима покоя при отсутствии напряжения %и и режима малого сигнала при отсутствии напряжений UCH и Um в схеме замещения на рис. 13.24 (ее доказательство здесь не приводится), параметры которой имеют значения
Уи = 107 — 109 См; у21 =1-10"' мА/В; у22 = 10-5-10"6 См.
(13.7)
Рис. 13.24
В схеме замещения нарис. 13.24 1/Уи = Д,х и Х/уп = /?вь,х — входное и выходное сопротивления; Su3H = y2]U3H — источник тока, управляемый напряжением изи. Последнее обстоятельство позволяет рассматривать полевой транзистор как прибор, управляемый напряжением, в отличие от биполярного транзистора, управляемого током базы (см. рис. 13.13).
