Мдп - транзистор

 

Металл-диэлектрик-полупроводник-транзистором называют ПТ с изолированным затвором. В нем затвор представляет собой металлический слой, электрически изолированный от полупроводниковой области проводящего канала тонким слоем диэлектрика, что и обусловило название транзистора (МДП-транзистор).

Чаще всего в качестве диэлектрика используется тонкая пленка (окиси кремния). В результате получается структура «металл-окисел-полупроводник», поэтому МДП-транзистор часто называют МОП-транзи-стором.

В зависимости от технологии изготовления различают две разновидности МДП-транзисторов: со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

 

Мдп-транзистор со встроенным каналом

В МДП-транзисторе со встроенным каналом n-типа исходным материалом является кремниевая пластинаp-типа (рис. 5.12,а), называемая подложкой. В этой пластине создают областиn⁺-типа с большой концентрацией примесей, образующие сток и исток, а между ними – тонкий слойn-типа с малой концентрацией примесей, являющийся токопроводящим каналом. На поверхности пластины создается тонкая пленка , которая изолирует металлический затвор канала. Длина канала от истока до стока составляет единицы микрометров, ширина его – сотни микрометров, толщина слоя – 0,1 – 0,2 мкм.

Металлические выводы создаются от областей стока, истока, затвора и в некоторых случаях от подложки. Чаще всего вывод от подложки электрически соединяют с истоком внутри корпуса транзистора. Условные графические и позиционные обозначения МДП-транзисторов со встроенным каналом приведены на рис.5.12, б-д.

 

Рис. 5.12. Структура полевого транзистора с изолированным затвором и

встроенным каналом n-типа (а); условное графическое и позиционное

обозначения транзистора со встроенным каналом n-типа (б) иp-типа (в),

с каналом n-типа и выводом от подложки (г), с каналомp-типа и выводом

от подложки (д),е– схема простейшего усилителя на МДП-транзисторе

 

Рис. 5.13. Семейство стоковых характеристик (а) и сток-затворных

характеристик (б) МДП-транзистора со встроенным каналомn-типа

 

Мдп-транзистор с индуцированным каналом

В отличие от транзистора со встроенным каналом здесь первоначально на подложке p-типа создают только области истока и стока с проводимостьюn-типа, а канал не создают. Поэтому при отсутствии управляющего напряжения на затворе (= 0) транзистор остается закрытым независимо от величины и полярности напряжения между стоком и истоком . Это объясняется тем, что при любой полярности напряжения один изp–n-переходов (исток-подложка, сток-подложка) находится под обратным напряжением (рис. 6.14).

При подаче на затвор положительного напряжения >0 электрическое поле затвора отталкивает дырки от верхнего слояp-области в глубину ПП, а электроны притягивает в этот слой к границе с диэлектриком. Это приводит к изменению типа электропроводности тонкого слоя у границы на противоположный, т.е. образуется (или индуцируется под действием электрического поля) проводящий каналn-типа. С ростом концентрация электронов в зоне канала возрастает, а следовательно, растет ток стока. С понижением происходят обратные процессы.

При отрицательном напряжении <0 каналn-типа не индуцируется, и транзистор остается закрытым. Таким образом, МДП-транзистор с индуцированным каналомn-типа работает только в режиме обогащения канала носителями заряда.

Семейства стоковых и сток-затворных характеристик этого транзистора приведены на рис. 6.15. По форме характеристики такие же, как для ПТ с p–n-переходом и МДП-транзистора со встроенным каналом, но их расположение иное.

 

 

Рис. 5.14. Структура полевого транзистора с индуцированным каналом (а);

условное графическое и позиционное обозначение транзистора

с каналом n-типа (б) иp-типа (в); с каналомn-типа и выводом от

подложки (г); с каналомp-типа и выводом от подложки (д)

 

 

Рис. 5.15. Семейство стоковых характеристик (а) и сток-затворных характеристик (б) МДП-транзистора с индуцированным каналомn-типа

Преимущество МДП-транзисторов перед ПТ с p–n-переходом состоит в более высоком входном сопротивлении, достигающем значений Ом. Кроме того, их сток-затворные характеристики обладают большей крутизной (до нескольких десятков миллиампер на вольт).