Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [48] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

Семейство характеристик в линейной области аппроксимируется следующим выражением:

jp= -Y [2 {изи-и зи ore) UcH-u\.j], (6.2)

ЗИ ото

В справочниках по транзисторам обычно указываются пределы изменения начального стокового тока транзистора (разброс параметра) и пределы изменения напряжения отсечки. Приведенные на рис. 6.3 характеристики даны для /с„ач=5 мА и 17зяотс = 5 В.

В области насыщения

1с~/сиач(1 -«зя/ЗИотс). (6.3)

Согласно этому приближенному выражению стоковый ток в области насыщения не зависит от напряжения сток - исток. Однако реальные стоковые характеристики имеют положительный наклон, который характеризуется выходной проводимостью

а -Ц22и---

диси

или выходным сопротивлением полевого транзистора

Гс= \/g22u. (6.5)

Значение выходного сопротивления маломощных полевых транзисторов обычно лежит в пределах 10-100 кОм.

Другим важным параметром полевого транзистора является крутизна характеристики

и . (6.4)

(6.6)

tl --------*

дизи

Беря производную от (6.3), находим

S= 2i£!i2:L/l--\ (6.7)

f ЗЯогс \ UsKoTO I

Вводя обозначение

So=-2 (/с «ач зя ore), (6.8)

получаем

5 = 5о(1-Мзя/1/зяогс). (6.9)

Пример. Для полевого транзистора, стоковые характеристики которого показаны на рис. б.З, 1спач=Ъ мА и ()зяо7.с=5 В. Необходимо найти крутизну характеристики в области насыщения при Изя=2 В.

Сначала находим крутизну характеристики при Изя=0

5„==-2(/с„ач/С;зяо,.<=)=-2(5/5)=-2 мА/В. . Крутизна характеристики при Изи=2 В

•S = So(1-изи/изиогс) =.-2 (1 -2/5) = -1,2 мА/В.

Знак минус в выражениях для крутизны (6.7) и (6.8), а также в примере отражает тот факт, что при увеличении напряжения затвор - исток ток стока че увеличивается, а уменьшается (см. рис. 6.3),

10* 147



Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом изготав ливают не только с проводящим каналом р-типа, но и с каналов га-типа. У последних транзисторов на затвор подается отрица тельное напряжение, а на сток - положительное.

Полевые транзисторы с каналом «-типа имеют значительно! лучшие частотные свойства, так как в кремнии подвижность электронов значительно выше подвижности дырок ([Хп=1300 см/В-с; р,р = 500 см/В-с). Как известно, под подвижностью носителей то> ка понимается среднее расстояние, проходимое электроном ил1 дыркой за единицу времени при единичной напряженности электрического поля.

6.2. ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ

Полевые транзисторы с изолированным затвором называют- также МОП-транзисторами или МДП-транзисторами. Эти сокра-" щенные названия указывают на их структуру металл - окисел-полупроводник или металл - диэлектрик - полупроводник.

Эти названия указывают на то, что между затвором из проводящего материала - металла - и проводящего канала из1 полупроводника имеется изолирующий слой. Однако для умень-j шения контактной разности потенциалов иногда вместо затворг из металла применяют затвор из поликристаллического проводя- щего кремния.

Имеется две основные разновидности полевых транзисторов ci изолированным затвором: транзисторы с встроенным каналом и 8 транзисторы с индуцированным каналом.

МОП-транзистор с встроенным каналом. Схематическое строение транзистора с встроенным каналом показано на рис. 6.4. Приложенное к затвору отрицательное напряжение отталкивает элект-роны во встроенном канале «-типа. В результате создается обедненный слой в верхней части полупроводника между изолирующей; прокладкой из окисла и проводящим каналом. МОП-транзистор с; встроенным каналом чаще всего используется в режиме обеднения. Для транзистора с га-каналом это соответствует подаче отрицательного напряжения на затвор. Его характеристики при этом не отличаются от характеристик транзистора с управляющим

р-п переходом, имеющим к i-нал такого же типа. Они описываются с достаточной точностью выражениями (6.2) й (6.3). Так как затвор изолид! рован, то на него можно пода* вать не только напряжения уменьшающие ток стока (отрицательные для канала «-ти- па и положительные для ка< нала р-типа), но и напряже-:} ния обратной полярности.


Обедненные слои, i

Подлотка

Рис. 6.4. МОП-транзистор с встроенным каналом /г-типа





Обвдменньй слои

Рис. 6.5. Структура МОП-транзистора с индуцированным каналом /г-типа:

д напряжение на электродах отсутствует; б - на затвор и сток подано положительное напряжение относительно истока и соединенной с ним подложки

Первый режим называется режимом обеднения, а второй - режимом обогащения.

МОП-транзистор с индуцированным каналом. Строение транзистора с индуцированным га-каналом показано на рис. 6.5, а. В отсутствие напряжения на затворе сильно легированные «-области истока и стока образуют вместе с подложкой два включенных навстречу диода. Поэтому приложение напряжения между истоком и стоком не вызывает существенного тока. При некотором положительном напряжении на затворе индуцируется проводящий канал за счет притяжения к изолирующей прокладке затвора электронов из р-материала подло.жки. Хотя электроны в подложке не являются основными носителями, проводящий канал состоит только из основных носителей - электронов.

Напряжение затвор - сток МОП-транзистора, работающего только в режиме обогащения, при котором образуется проводящий канал и ток стока достигает заданного низкого значения, называется пороговым напряжением полевого транзистора и обозначается Озипор- Обычно пороговое напряжение полевых транзисторов с индуцированным каналом лежит в пределах Usunop = 1-6 В.

На рис. 6.5, б показана форма индуцированного канала, когда разность потенциалов изи - иси<изипор. Например, если пороговое напряжение изипор = 5 В, а напряжение изи = 8 В, то при напряжении \иси\<изи-изипор = 8 -5=3 В проводящий канал начинает сильно сужаться.

Идеализированные стоковые характеристики МОП-транзистора с индуцированным каналом «-типа показаны на рис. 6.6. От реальных они отличаются тем, что имеют в области насыщения нулевой наклон. Реальные стоковые характеристики имеют в области насыщения положительный наклон, характеризуемый параметром g22u, измеряемым в микросименсах. Наклон характеристик можно также характеризовать сопротивлением стока rc=l/g22u- Для маломощных МОП-транзисторов сопротивление стока Гс = 5-20 кОм.

Штриховая линия на рис. 6.6 отделяет линейную область от области насыщения. Она соответствует напрялсению сток-исток



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [48] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0019