Тема 1.4. Полевые транзисторы
Полевым называется транзистор, в котором ток через канал управляется электрическим полем, возникающем между затвором и истоком.
Различают полевые транзисторы с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором (МОП и МПД –транзисторы).
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом.
Полевой транзистор представляет собой прибор с тремя электродами: истоком, стоком и затвором. Исток и сток соединены каналом - областью полупроводника, в которой поток носителей заряда регулируется изменением его поперечного сечения.
В данной структуре канал - р типа.
Истоком - называют электрод, через который в канал втекают носители заряда (дырки).
Стоком называют электрод, через который они из канала вытекают.
У полевого транзистора р - типа на сток подается отрицательный потенциал относительно истока и ток в транзисторе течет от истока к стоку. Токопроводящий канал заключен между двумя p-n переходами, отделяющими его от областей полупроводника с электропроводностью n – типа. Эти области играют роль единого электрода называемого затвором, к которому прикладывается управляющее напряжение. Ток полевого транзистора может протекать только по токопроводящему каналу, электропроводность которого определяется поперечным сечением последнего. Изменяя приложенное к затвору управляющее напряжение, которое смещает p-n переход в обратном направлении, можно изменять толщину переходов, а соответственно и сечение канала и регулировать протекающий через канал ток. При достаточно большом обратном смещении на затворе пространственные заряды переходов займут весь канал. Напряжение между затвором и истоком транзистора, при котором переходы займут весь канал, и ток стока прекратится, называют напряжением отсечки полевого транзистора.
Т.о., полевой транзистор является прибором управляемый не током, а напряжением.
Полевые транзисторы с изолированным затвором.
Принцип действия полевых транзисторов с изолированным затвором основан на эффекте изменения концентрации подвижных носителей заряда, а, следовательно, и электропроводности в поверхностном слое полупроводника под действием внешнего электрического поля. В полевых транзисторах с изолированным затвором выполненный виде металлической пленки затвор электрически изолирован слоем диэлектрика от канала, расположенного на поверхности полупроводника.
МОП – транзисторы имеют структуру метал – оксид – полупроводник.
MДП –транзисторы имеют структуру металл – диэлектрик – полупроводник.
Рассмотрим полупроводник р – типа. Если к металлическому электроду приложить (-), то у поверхности п/п образуется обогащенный слой, обладающий большей электропроводностью. Это происходит ввиду «притягивания» дырок. Если к металлическому электроду приложить «+», то у поверхности п/п пластинки образуется обедненный слой ( дырки «отталкиваются»). При сравнительно небольших положительных потенциалах поверхностный слой сохраняет прежний (дырочный) тип электропроводности, но электропроводность этого слоя уменьшается.
Если же увеличивать положительный потенциал металлического электрода, то на поверхности полупроводниковой пластинки образуется слой с электронной электропроводностью. Слой, в котором тип электропроводности отличается от электропроводности в объеме полупроводника в связи с наличием внешнего электрического поля по поверхности, называется инверсным.