Полевой транзистор, принцип работы

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия «перпендикулярного» току электрического поля. Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), поэтому такие приборы часто включают в более широкий класс униполярных электронных приборов (в отличие от биполярных). Выполняют полевые транзисторы на МДП или МОП структурах.

o

МДП структура (металл-диэлектрик-полупроводник) представляет собой монокристаллическую пластину полупроводника, называемую подложкой, закрытую с планарной стороны диэлектриком (рис. 8). Металлический электрод, нанесенный на диэлектрик, носит название затвора. На обратную сторону полупроводниковой пластины наносится металлический электрод, называющийся омическим контактом. Довольно часто в качестве диэлектрика в МДП структурах используют окислы, поэтому вместо МДП употребляется название МОП структура (металл-окисел металла-полупроводник).

 

Рис. 8. Структура для создания полевого транзистора

 

В результате полевой транзистор МОП или МДП представляет собой конденсатор, состоящий из

o пластины полупроводника,

o слоя диэлектрика и

o металлического электрода.

 

При зарядке конденсатора электропроводность полупроводника изменяется вблизи границы раздела с диэлектриком вследствие изменения концентрации носителей заряда.

На рисунке 9 показны структуры полевых транзисторов с каналами n-типа и p- типа.

Рис. 9 Структуры полевых транзисторов с каналами n- и p- типа.

 

Электроды транзистора обозначены следующим образом:

С - сток, И - исток, З – затвор.

На рис.10 показано обозначение полевых транзисторов с каналом n- и p типа на электронных схемах.

1. Если к затвору не приложено напряжение, но приложена разность потенциалов на участке сток-исток (на сток подан + , на исток - ) то в канале n-типа будет протекать ток, образованный потоком электронов.

2. Если к затвору приложить отрицательное напряжение, то возникшее поле отталкивает отрицательно заряженные электроны под затвором при этом проводящий канал сужается, пока не исчезает вследствие полного обеднения n слоя под затвором электронами. Пороговое напряжение, при котором канал полностью исчезает называется напряжением отсечки.

3. При положительном потенциале затвора канал расширяется за счёт притока электронов в область канала и при напряжении насыщения становится максимальным.

Таким образом

Такие рассуждения можно повторить для транзистора с каналом p-типа.

Преимущества ИС на МОП-структурах:

· миниатюризация;

· низкое потребление мощности;

· высокий процент выхода;

· высокое быстродействие;

· высокий уровень технологичности.