МДП транзисторы Стефанович Т.Г.

МДП транзистор Полевой транзистор с изолированным затвором - это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Полевой транзистор с изолированным затвором состоит из пластины полупроводника (подложки) с относительно высоким удельным сопротивлением, в которой созданы две области с противоположным типом электропроводности). На эти области нанесены металлические электроды - исток и сток. Поверхность полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика (обычно слоем оксида кремния). На слой диэлектрика нанесен металлический электрод - затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП- транзисторами или МОП- транзисторами (металл - оксид- полупроводник). Полевой транзистор с изолированным затвором - это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Полевой транзистор с изолированным затвором состоит из пластины полупроводника (подложки) с относительно высоким удельным сопротивлением, в которой созданы две области с противоположным типом электропроводности). На эти области нанесены металлические электроды - исток и сток. Поверхность полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика (обычно слоем оксида кремния). На слой диэлектрика нанесен металлический электрод - затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП- транзисторами или МОП- транзисторами (металл - оксид- полупроводник).

МДП транзистор со встроенным каналом В МДП - транзисторах со встроенным каналом есть специальный встроенный канал, проводимость которого модулируется смещением на затворе. В случае канала p типа положительный канал отталкивает дырки из канала (режим обеднения), а отрицательный притягивает(режим обогащения). Соответственно проводимость канала либо уменьшается, либо увеличивается по сравнению с ее значением при нулевом смещении. В МДП - транзисторах со встроенным каналом есть специальный встроенный канал, проводимость которого модулируется смещением на затворе. В случае канала p типа положительный канал отталкивает дырки из канала (режим обеднения), а отрицательный притягивает(режим обогащения). Соответственно проводимость канала либо уменьшается, либо увеличивается по сравнению с ее значением при нулевом смещении.

Зонные диаграммы МДП-структуры при Vз=0

Зонные диаграммы МДП-транзистора в режиме обогащения Если Vз

Зонные диаграммы МДП-структуры в режиме обеднения При положительном Vз основные носители уходят из канала уменьшая его проводимость При положительном Vз основные носители уходят из канала уменьшая его проводимость

МДП транзистор с индуцированным каналом МДП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляются только при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока (отрицательного при р-канале и положительного при п-канале). Это напряжение называют пороговым (UЗИ.пор ). МДП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляются только при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока (отрицательного при р-канале и положительного при п-канале). Это напряжение называют пороговым (UЗИ.пор ).

Зонные диаграммы МДП-структуры в режиме инверсии При достаточно большом Vз (большем чем пороговое напряжение) приповерхностный слой сильно обогащается неосновными носителям и заряда, между истоком и стоком образуется индуцированный(наведенный ) полем заряд, по которому может протекать ток. Транзисторы с индуцированным каналом работают только в режиме обогащения. При достаточно большом Vз (большем чем пороговое напряжение) приповерхностный слой сильно обогащается неосновными носителям и заряда, между истоком и стоком образуется индуцированный(наведенный ) полем заряд, по которому может протекать ток. Транзисторы с индуцированным каналом работают только в режиме обогащения.

ВАХ транзистора с индуцированным каналом

Выражение для ВАХ МДП транзистора

выражение для выходных вольтамперных характеристик МДП транзистора в пологой области. выражение для выходных вольтамперных характеристик МДП транзистора в пологой области.

Параметры полевого транзистора Крутизна передаточной характеристики Дифференцальное выходное сопротивление Внутренний коэффициент усиления

Зависимости крутизны от напряжения на затворе

ВАХ транзистора со встроенным каналом

ВАХ транзистора с индуцированным и встроенным каналом

Эффект влияния подложки Если подложка имеет положительный потенциал относительно стока, как это показано на рис, то этот потенциал будет поднимать потенциал канала, что будет приводить к уменьшению разности потенциалов между затвором и каналом и, соответственно, будет уменьшаться заряд, индуцированный в канале, и проводимость канала. Поэтому потенциал подложки подобно потенциалу затвора может управлять проводимостью канала, увеличение положительного потенциала на подложке будет приводить к уменьшению тока стока Если подложка имеет положительный потенциал относительно стока, как это показано на рис, то этот потенциал будет поднимать потенциал канала, что будет приводить к уменьшению разности потенциалов между затвором и каналом и, соответственно, будет уменьшаться заряд, индуцированный в канале, и проводимость канала. Поэтому потенциал подложки подобно потенциалу затвора может управлять проводимостью канала, увеличение положительного потенциала на подложке будет приводить к уменьшению тока стока

ВАХ транзистора с учетом влияния подложки

Усилительные свойства МДП транзистора будут характеризоваться крутизной по подложке Усилительные свойства МДП транзистора будут характеризоваться крутизной по подложке

Переходные характеристики МДП-транзистора при нулевом напряжении смещения канал-подложка и при напряжении не равном нулю. Влияние напряжения смещения канал-подложка VSS на проходные характеристики транзистора в области плавного канала.

Схемы включения полевого транзистора В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора подключен к общему выводу, различают схемы: с общим истоком и входом затвор; с общим стоком и входом на затвор; с общим затвором и входом на исток. В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора подключен к общему выводу, различают схемы: с общим истоком и входом затвор; с общим стоком и входом на затвор; с общим затвором и входом на исток.