Рис.4. Стокові ВАХ з керуючим p-n переходом

3. Польові транзистори з ізольованим затвором

Польовий транзистор з ізольованим затвором – це ПТ в якого затвор електрично ізольований від струмопровідного каналу.

На відміну від ПТ з керуючим p-n переходом у ПТ з ізольованим затвором між металевим затвором і напівпровідником є прошарок діелектрика, тобто формується структура: метал-діелектрик – напівпровідник. Тому такі ПТ отримали назву МДН – транзистори. Коли в якості діелектрика використовують оксид кремнію і формується структура: метал – оксид – напівпровідник , ПТ відповідно називають МОНтранзистором.

Єдва види ПТ з ізольованим затвором:

·З вбудованим каналом

·З індукованим (наведеним) каналом

3.1.ПТ з вбудованим каналом.

Структура МОН транзистора вбудованим каналом приведена на рис.5. Основою такого транзистора являється кристал кремнію p – або n – типу прові-

дності. У якості діелектрика використовують оксид кремнію ( ).

Сильно леговані області витоку та стоку з'єднуються тонким n – каналом.

Рис.5. МОН – транзистор з вбудованим каналом:

а – структура транзистора; б – умовне графічне позначення

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	129

Діелектрик між затвором і вбудованим каналом запобігає протіканню струму в колі затвора при будь-якій полярності напруги на затворі. Підкладка в робочому режимі з'єднується з витоком, однак може бути використана як додатковий кле-

рувальний елемент.
Принцип дії. За наявності напруги між витоком і стоком (							) струм у колі
стоку	буде протікати навіть у разі нульової напруги на				затворі:
						СВ ≠ 0
			підкладки подати від ємну напругу то дірки з
Якщо на затвор відносно витоку і ЗВ = 0 ; ІС ;
підкладки будуть втягуватися в канал, а електори виштовхуватися′							. Канал буде по-
збавлений частини електронів, в результаті чого струм стоку зменшиться:
			;						то
			значення напруги відсікання
Якщо напруга на затворі досягнеЗВ < 0 ІС				< ІС			нулеві і вбудо-
електрони вийдуть із каналу в підкладку, струм стоку стане рівнимЗВ =								ЗВ відс,
ваний канал зникає:		ЗВ =	ЗВ відс ;	ІС = 0

Такий режим називається режимом збіднення.

При подачі на затвор позитивної напруги електрони, як неосновні носії підкладки будуть втягуватися в канал. Канал збагатиться носіями заряду (електронів), і струм стоку збільшиться. Такий режим роботи МОН – транзистора називають ре-

жимом збагачення.

На рис.6 приведена стокозатворна характеристика МОН – транзистора

Рис.6. Стокозатворна характеристика МОН транзистора з вбудованим каналом

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	130

3.2. ПТ з індукованим каналом.

На рис.7 приведено МОН – транзистора з індукованим каналом.

Рис.7. МОН – транзистор з індукованим каналом: а – структура; б – умовно графічне позначення

Будова ПТ з індукованим каналом подібна до структури МОН – транзистора з вбудованим каналом. Він відрізняється від попереднього тим, що в ньому відсутній тонкий провідний канал між витоком і стоком. Дві сильно леговані ділянки

однакової		±	провідності розділені підкладкою протилежної р –провідності
(рис.7.а)
Принцип дії:
·	При відсутності напруги на затворі (									струм стоку рівний нулеві за
	будь –якої напруги між витоком і						стоком:
								ЗВ = 0)
·		− р −				якщо на затвор транзистора із структурою
	Струм стоку не зміниться,					ЗВ = 0 ; ІС			= 0
	n			ЗВ < 0
				подати від'ємну напругу відносно витоку. За такої полярності
	напруги				дірки з підкладки втягуються в поверхневий шар і два р-
						ЗВ < 0; ІС			= 0
		переходи залишаються ввімкненими зустрічно:

·При позитивних напругах на затворі електрони, як неосновні носії заряду підкладки р – типу, будуть притягуватися до затвору, а дірки будуть відходити в глибину підкладки. При деякій позитивній напрузі на затворі у поверхневому шарі між витоком і стоком концентрація електронів пере-

вищить концентрацію дірок, тобто в цьому шарі напівпровідник поміняє тип своєї провідності.

Створиться (індукується) канал, що з єднає сильно леговані ±	ділянки витоку і
стоку, і в колі стоку потече струм: ЗВ >′0 ; ІС > ІС .

Залежність струму стоку від напруги на затворі відображає стокозатворна характеристика (рис.8)

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	131

Рис.7.Стокозатворна характеристика МОН – транзистора з індукованим каналом.

4. Польові транзистора для ІМС репрограмуючих постійних запам'ятовуючих пристроїв ( РПЗП ).

В інтегральних мікросхемах РПЗП у виді для зберігання 1 біт інформації використовуються польові транзистори МНОН або МОН – транзистори з плаваючим затвором. Абревіатура МНОН розшифровується так: М – метал, Н – сплав (нітрид кремнію) , О –оксид, Н –напівпровідник.

Принцип дії цих транзисторів оснований на тому, що в сильних електричних полях електрони можуть проникати в діелектрик на глубину до 1 мкм. МНОН – структура транзистора приведена на рис.8.

Рис.8. ПТ для інтегральних мікросхем РПЗП: а – структура; б – стокозатворна характеристика

Транзистори структури МНОН мають двохшаровий діелектрик. Перший шар, товщиною менше 1 мкм – це оксид кремнію, другий шар – нітрид кремнію.

Інформація, записана в МНОН – транзистор , визначається величиною заряду, накопиченого на границі двох шарів діелектрика. В транзисторі, виготовленому на кристалі p-типу, наявність позитивного заряду відповідає рівню «1», а від’ємного – рівню «0». В залежності від величини заряду, накопиченого в затворній структурі, змінюється порогова напруга транзистора. Під пороговою напругою розуміють таку напругу, яку необхідно подати на затвор для ввімкнення транзистора. В транзисторі, виготовленому на кристалі p-типу, від’ємний заряд підвищує, а позитивний понижує порогову напругу (рис.8, б). В режимі зчитування на затвор подається на-

Н.М. Щупляк. Основи електроніки і мікроелектроніки.
http://dmtc.org.ua/	132