Типы полевых транзисторов 1. с изолированным затвором - МДП - транзисторы - МНОП – элементы памяти - МДП – транзисторы с плавающим затвором - Приборы. - презентация

1

2 Типы полевых транзисторов 1. с изолированным затвором - МДП - транзисторы - МНОП – элементы памяти - МДП – транзисторы с плавающим затвором - Приборы с зарядовой связью (ПЗС структуры) - МДП - фотоприемники

3 Типы полевых транзисторов 2. с затвором в виде p-n-перехода - с затвором в виде барьера Шоттки - с затвором в виде обычного p-n- перехода - с затвором в виде гетероперехода

4 Устройство МДП - транзистора Полевой транзистор 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).

5 Зонная диаграмма: обогащение Обогащение основными носителями. Этому состоянию соответствует знак напряжения на металлическом электроде (затворе), притягивающий основные носители (для n-типа, V g >0) V g >0,ψs>0

6 Зонная диаграмма: обеднение Обеднение основными носителями. Этому состоянию соответствует небольшое по величине напряжение, отталкивающее основные носители (для n-типа,V g

7 Зонная диаграмма: инверсия Инверсия типа проводимости. Такому состоянию соответствует большое по величине напряжение на затворе, соответствующее значительным изгибам зон и вызывающее обогащение поверхности неосновными носителями заряда (для n- типа,V g |2φ0|-сильная инверсия.

8 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.

9 МДП - транзистор с индуцированным каналом МДП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляется 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 (V T ).

10 Работа транзистора в области плавного каналав области отсечки С ростом напряжения стока V d точка канала соответствующая отсечке сдвигается от стока к истоку.

11 Характеристики транзистора Проходная ВАХ. Зависимость тока стока I d от напряжения на стоке V d при разных напряжениях на затворе V g. Отмечены значения напряжения стока, равные напряжению отсечки Vdsat. Переходная ВАХ. Зависимость тока стока I d от напряжения на затворе V g в области плавного канала. Пунктиром указано напряжение затвора, соответствующее экстраполированному к нулю значению тока стока.

12 Влияние типа канала на ВАХ МДП - транзисторов

13 Эквивалентная схема и быстродействие МДП - транзистора R вх сопротивление подзатворного диэлектрика С вх емкостью подзатворного диэлектрика и емкость перекрытия затвор-исток С пар паразитная емкость перекрытий затвор-сток R вых сопротивление канала транзистора и сопротивление легированных областей истока и стока С вых емкость р-n перехода стока

14 Получается МДП - прибор с субмикронной длиной канала, имеющей неравномерное распределение концентрации легирующей примеси по длине канала. В окно под областью истока проводится диффузия примеси p-типа с низкой концентрацией. Затем в окна истока и стока проводится диффузия примеси n-типа с высокой концентрацией. Топологические реализации МДП - транзисторов Методом двойной диффузии

15 Транзисторы с V-образными канавками В основе изготовления заложено вертикальное анизотропное травление кремния с ориентацией (110), что позволяет формировать в эпитаксиальном слое V-образные области. Роль истока и стока играют сильнолегированные n(+,-) области, а область канала находится между ними. V-МОП-технология позволяет реализовать компактную ячейку, содержащую V-МДП-транзистор, n-МДП - транзистор и нагрузочный резистор.

16 МДП - транзистор как элемент памяти Рассмотрим RC-цепочку, состоящую из последовательно соединенных нагрузочного сопротивления R H 1 МОм и полевого транзистора с изолированным затвором, приведенную на рисунке а, б. Если в такой схеме МДП-транзистор открыт, сопротивление его канала составляет десятки или сотни Oм, все напряжение питания падает на нагрузочном сопротивлении RН и выходное напряжение U вых близко к нулю. Если МДП-транзистор при таком соединении закрыт, сопротивление между областями истока и стока велико (сопротивление р-n перехода при обратном включении), все напряжение питания падает на транзисторе и выходное напряжение U вых близко к напряжению питания U пит.

17 Достоинства по сравнению с биполярными транзисторами: - высокое входное сопротивление по постоянному току и на высокой частоте, отсюда и малые потери на управление; - высокое быстродействие (благодаря отсутствию накопления и рассасывания неосновных носителей); - почти полная электрическая развязка входных и выходных цепей, малая проходная ёмкость; - квадратичность вольт - амперной характеристики (аналогична триоду); - высокая температурная стабильность; - малый уровень шумов. - Вследствие высокого сопротивления канала в открытом состоянии МДП-транзисторы имеют большее падение напряжения, чем падение напряжения на насыщенном биполярном транзисторе; - МДП-транзисторы имеют существенно меньшее значение предельной температуры структуры, равное 150°C (для биполярных транзисторов 200°C). Недостатки:

18 Презентацию сделал студент гр : Гуня В.В.