Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
подается отрицательное напряжение смещения относительно истока (VGS),
заставляющее обедненный слой принять ту особую форму, которая показана на
рисунке: слой шире вверху и уже внизу, так как сток поддерживается более
положительным, чем исток. Чем шире обедненный слой, тем уже канал, по
которому могут проходить электроны от истока к стоку, поскольку сам
обедненный слой, лишенный свободных носителей, ведет себя как изолятор.
Следовательно, при фиксированном напряжении сток-исток, ток стока зависит
от входного напряжения VGS. На практике обычно области р-типа
располагаются по обе стороны бруска л-типа, так что проводящий канал
оказывается между двумя обедненными слоями. В отличие от биполярного
транзистора ток, текущий по полевому транзистору с р-п переходом,
образуется только основными Носителями. Поэтому такой транзистор иногда
38 Полевой транзистор
называют униполярным, и он в меньшей степени, чем биполярный транзистор,
подвержен влиянию температуры и радиации, поскольку этими факторами
определяется концентрация неосновных носителей.
Рис. 2.2. Схема для тестирования л-канального полевого транзистора с р-п
переходом. В схематически изображенном транзисторе показан поток
электронов, движущихся по каналу.
У /^-канальных полевых транзисторов с р-п переходом, которые менее
распространены, чем и-канальные, основными носителями в канале являются
дырки. У таких транзисторов на сток подают отрицательное напряжение
относительно истока, а на затвор - положительное напряжение относительно
истока, смещающее р-п переход в обратном направлении.
2.3 МОП-транзистор
На рис. 2.3(a) показана принципиальная конструкция и-канального МОП-
транзистора. Стоком и истоком являются области и-типа, сформированные в
кремниевом бруске р-типа, который называют подложкой. Затвор представляет
собой металлический электрод, изолированный от кремниевого бруска слоем
оксида кремния.
Как показано на рисунке, МОП-транзистор включен в простую цепь, в которой
на сток подано положительное напряжение относительно истока. В
МОП-транзистор 39
Рис. 2.3. л-канальный МОП-транзистор: (а) случай нулевого смешения на
затворе; (Ь) в результате подачи положительного напряжения на затвор в
подложке индуцируется канал л-типа.
40 Полевой транзистор
этих условиях ток через источник питания не течет, поскольку р-п переход
на стыке сток-подложка смещен в обратном направлении. Даже если бы сток и
исток поменялись местами, ток все равно не протекал бы, так как р-п
переход на истоке был бы смещен в обратном направлении.
Рассмотрим теперь схему на рис. 2.3(b), где на затвор подано
положительное напряжение относительно истока. Поле положительного затвора
отталкивает дырки в подложке р-типа, в результате чего вблизи поверхности
с изолирующим покрытием остается узкий канал и-типа. Этот узкий канал и
обеспечивает проводимость между истоком и стоком.
Таким образом, при наличии некоторого положительного напряжения на
затворе, поддерживающего транзистор в проводящем состоянии, величиной
тока стока можно управлять, изменяя напряжение на затворе.
Итак, по принципу действия МОП-транзистор похож на полевой транзистор с
р-п переходом за исключением того, что последний проводит при нулевом
напряжении на затворе и канал запирается только при подаче на затвор
определенного отрицательного напряжения. Чтобы подчеркнуть различие между
полевыми транзисторами этих двух типов, говорят, что описываемый сейчас
МОП-транзистор работает в режиме обогащения, а транзистор с р-п переходом
- в режиме обеднения. Можно построить и-канальный МОП-транзистор,
способный работать в режиме обеднения, обеспечив наличие встроенного
канала л-типа между истоком и стоком даже при отсутствии смещения на
затворе. Такой встроенный канал можно создать, вводя посредством диффузии
примеси в подложку р-типа, однако обычно в этом нет необходимости: в
изолирующем слое из оксида кремния имеются ловушки с захваченными
положительными ионами, которые индуцируют канал л-типа в подложке. В
случае МОП-транзистора со встроенным каналом (с обеднением) можно
использовать как отрицательные, так и положительные напряжения на
затворе, поскольку затвор не образует р-п перехода, который нужно
поддерживать смещенным в обратном направлении. Подача положительного
напряжения на затвор будет приводить к увеличению тока стока за счет
расширения индуцируемого канала. Поэтому МОП-транзистор со встроенным
каналом (с обеднением) является гибким электронным прибором, который
может работать как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения.
Бывают также МОП-транзисторы с каналом р-типа. Подложка у них - п-типа,
и, как правило, они являются транзисторами, работающими в режиме
обогащения (с индуцируемым каналом). Им на сток обычно подают
отрицательное напряжение относительно истока, и ток стока равен нулю,
пока отрицательное относительно стока напряжение не приложено также к
затвору.
На рис. 2.4 приведены обозначения МОП-транзисторов. На рис. 2.4(a)
