- •Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова
- •Полупроводниковые прибопры
- •Тема 1. Электропроводность полупроводников
- •Электропроводность твердого тела
- •Примесная электропроводность
- •Диффузия носителей заряда в полупроводниках
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2. Полупроводниковые резисторы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3. Электронно-дырочный переход
- •Контрольные вопросы
- •Задачи и упражнения
- •Тема 4. Полупроводниковые диоды
- •4.1. Вольт - амперная характеристика
- •4.2. Емкость полупроводникового диода
- •4.3. Температурные свойства
- •4.4. Рабочий режим диода
- •4.5. Основные типы полупроводниковых диодов
- •4.6. Примеры практического применения диодов
- •Контрольные вопросы
- •Задачи и упражнения
- •Тема 5. Биполярные транзисторы
- •5.1. Устройство и принцип действия биполярного транзистора
- •5.2. Основные схемы включения бт. Характеристики бт
- •5.3 Схемы замещения и параметры транзистора
- •5.4. Рабочий режим биполярного транзистора
- •5.5. Влияние температуры на работу бт
- •5.6 Частотные свойства бт
- •5.7 Параметры транзисторов. Классификация
- •Контрольные вопросы
- •Задачи и упражнения
- •Тема 6. Униполярные транзисторы
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом
- •6.3. Полевой транзистор с изолированным затвором
- •Контрольные вопросы
- •Задачи и упражнения
- •Тема 7. Тиристоры
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Ответы и решения
- •Приложение 1 Основные параметры германия, кремния и арсенида галлия
- •Маркировка полупроводниковых приборов
- •Значения параметров выпрямительных диодов
- •Значения параметров биполярных транзисторов
- •Значения параметров полевых транзисторов
- •Рекомендуемая литература
6.3. Полевой транзистор с изолированным затвором
МОП – транзистор с индуцированным каналом
Структура МОП – транзистора с индуцированным каналом приведена на рис. 6.4. Дополнительный электрод «П» называетсяподложкой. При UЗИ = 0 канал отсутствует, а между стоком и истоком формируются два встречно включенных p-n перехода. Поэтому ток iС практически отсутствует.
Если подать на затвор положительное напряжение UЗИ 0, то возникающее при этом электрическое поле будет отталкивать дырки вглубь р-полупроводника.
При некотором пороговом напряжении между стоком и истоком накапливается достаточный слой электронов, – создается проводящий канал, толщина которого 12 нм и она практически не изменяется. Сопротивление канала зависит от концентрации в нем электронов. Поэтому, изменяя UЗИ, можно изменять ток стока такого МОП – транзистора.
МОП – транзистор со встроенным каналом
Структура МОП – транзистора со встроенным каналом приведена на рис. 6.5. При отсутствии напряжения UЗИ между стоком и истоком будет протекать некоторый ток iС. Эти транзисторы могут применяться как при положительных, так и при отрицательных напряжениях на затворе.
При отрицательном напряжении наблюдается режим обеднения канала, при этом электрическое поле, создаваемое UЗИ, выталкивает электроны из канала, уменьшая его удельную проводимость.
При положительном напряженииUЗИ наблюдается режим обогащения, при котором электроны втягиваются в канал из р-области, увеличивая его удельную проводимость.
Таким образом, производится управление выходным током транзистора.
Семейства выходных ВАХ МОП – транзисторов практически не отличаются от ВАХ ПТ с управляющим переходом (рис.6.7).
Между собой эти ВАХ отличаются расположением характеристики дляUЗИ = 0. В МОП – транзисторе с индуцированным каналом это «крайняя» кривая, а в МОП – транзисторе со встроенным каналом она располагается посередине семейства. Выше ее идут характеристики, соответствующие режиму обогащения, а ниже - режиму обеднения. Эти характеристики приведены для случая, когда подложки соединены с истоком.
Подложку можно использовать также в качестве электрода, напряжением на котором также можно управлять током iС. В этом случае подложку еще называют нижним затвором.
В качестве исходной полупроводниковой пластины во всех видах полевых транзисторов могут быть использованы полупроводники как n- так и р-типа. Соответственно полевые транзисторы делятся на n- и р-типы, а всего различают шесть их разновидностей, условно-графические обозначения которых приведены на рис. 6.8.
Транзистор с управляющим p-n переходом
МОП – транзистор с индуцированным каналом
МОП – транзистор со встроенным каналом
По сравнению с БТ полевые транзисторы имеют ряд преимуществ:
высокое входное сопротивление (109 – 1015) Ом;
высокие значения коэффициентов усиления по току и мощности;
высокая температурная стабильность;
низкий уровень шумов.
Недостатки:
низкая крутизна выходных характеристик;
высокая входная емкость;
низкий коэффициент усиления по напряжению.
Система обозначений ПТ приведена в Приложении 2, а значения параметров – в Приложении 3.