Параметры полевого транзистора
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
о-дырочными переходами, называется каналом. Включение канала в электрическую цепь обеспечивается с помощью двух омических электродов, один из которых (И) называется истоком, а второй (С) - стоком. Вывод, подсоединенный к областям р-типа, является управляющим электродом и называется - затвором (3). Выводы И, С и 3 соответствуют (в порядке перечисления) катоду, аноду и сетке электровакуумного триода или эмиттеру, коллектору и базе обычного биполярного транзистора.
Величина тока в канале зависит от напряжения Uс, приложенного между стоком и истоком, нагрузочного сопротивления и сопротивления полупроводниковой пластинки между стоком и истоком. При Uc и Rн = сonst ток в канале Iс (ток стока) зависит только от эффективной площади поперечного сечения канала. Источник ези создает отрицательное напряжение на затворе, что приводит к увеличению толщины р-п перехода и уменьшению токопроводящего сечения канала.
С уменьшением сечения канала увеличивается сопротивление между истоком и стоком и снижается величина тока Iс. Уменьшение напряжения на затворе вызывает уменьшение сопротивления канала и возрастание тока Iс. Подключив последовательно с еЗИ источник усиливаемого переменного напряжения Uвх, можно изменять ток через канал по закону изменения входного напряжения. Ток стока, проходя через сопротивление нагрузки Rн, создает на нем падение напряжения, изменяющееся по закону Uвх. При соответствующем подборе величины Rн можно добиться повышения уровня выходного напряжения по сравнению с напряжением на входе, т.е. усилить сигнал.
Полевые транзисторы с изолированным затвором имеют структуру металл-диэлектрик (окисел) - полупроводник. Поэтому их часто называют MДП - или МОП - транзисторами. Принцип работы этих приборов основан на эффекте поля в поверхностном слое полупроводника.
На рис.2 схематически показана конструкция такого транзистора. Основой прибора служит пластинка (подложка) монокристаллического кремния р-типа. Области истока и стока представляют собой участки кремния, сильно легированные примесью п-типа. Расстояние между истоком и стоком примерно 1 мкм. На этом участке расположена узкая слабо легированная полоска кремния л-типа (канал). Затвором служит металлическая пластинка, изолированная от канала слоем диэлектрика толщиной примерно 0,1 мкм. В качестве диэлектрика может использоваться выращенная при высокой температуре пленка двуокиси кремния.
В зависимости от полярности напряжения, приложенного к затвору (относительно истока), канал может обедняться или обогащаться носителями заряда (электронами). При отрицательном напряжении на затворе электроны проводимости выталкиваются из области канала в объем полупроводника подложки. При этом канал обедняется носителями заряда, что ведет к уменьшению тока в канале. Положительное напряжение на затворе способствует втягиванию электронов проводимости из подложки в канал. В этом режиме, получившем название режима обогащения, ток канала возрастает.
Таким образом, в отличие от полевого транзистора с р-п переходами транзистор с изолированным затвором может работать с нулевым, отрицательным или положительным напряжением на затворе.
Рис. 3
На рис.3, а показан примерный вид семейства выходных (стоковых) вольтамперных характеристик полевого транзистора с р-п переходами
при .
Пусть напряжение между затвором и истоком Uзи = 0. При увеличении положительного напряжения Uс на стоке ток Iс будет нарастать. Вначале зависимость будет почти линейной (участок ОА на рис.3, а). Однако с возрастанием Iс увеличивается падение напряжения на канале, повышается обратное смещение для р-п переходов (особенно вблизи стока), что ведет к сужению сечения токопроводящего канала и замедляет рост тока Iс. В конечном итоге у стокового конца пластинки канал сужается настолько, что дальнейшее повышение напряжения уже не приводит к росту Iс (участок АВ на рис.7.24, а). Этот режим получил название режима насыщения, а напряжение Uс, при котором происходит насыщение, называется напряжением насыщения (Uc. нас.). Если снять зависимость тока Iс от напряжения Uс для ряда напряжений на затворе (Uзи < 0), то получим семейство выходных характеристик полевого транзистора.
Зависимость при Uc=const получила название стокозатворной характеристики (рис.3, б).
Выходные характеристики полевого транзистора с изолированным затвором имеют такой же вид, как и характеристики транзистора с р-п переходами. Различие заключается лишь в том, что транзисторы с р-п переходами могут работать только в режиме обеднения (сужения) канала, а транзисторы типа МДП (или МОП) работают как в режиме обеднения (при отрицательных напряжениях на затворе), так и в режиме обогащения (при положительных напряжениях на затворе). По этой же причине стокозатворная характеристика транзистора с изолированным затвором может захватывать область положительных напряжений между затвором и истоком.
Основными параметрами полевых транзисторов являются:
Один из параметров полевого транзистора - начальный ток стока (Iс нач), т.е. ток в цепи стока при нулевом напряжении на затворе транзистора (на рис.4, а движок переменного резистора в нижнем по схеме положении) и пр