Вы находитесь здесь: Главная > Транзисторы > Конспектируемру полевые транзисторы

Конспектируемру полевые транзисторы

Конспектируемру полевые транзисторыУ биполярных транзисторов управление током в выходной цепи ведётся входными токами. У полевых транзисторов управление выходным током ведётся при помощи электронного поля, потому их именуют полевыми. Действие полевых транзисторов основано на использовании носителей заряда только 1-го типа: электронов либо дырок. Это послужило основой для второго наименования – униполярные. Рабочий ток в полевом транзисторе протекает в области, именуемой каналом, потому их именуют канальными, все эти наименования равносильны, но мы будем именовать их полевыми. Полевые транзисторы разделяются на транзисторы с управляющим p – n переходом и транзисторы с изолированным затвором. Простая модель транзистора с управляющим p – n переходом представлена на рис.3.4.6.

В полупроводнике с проводимостью n – типа делают маленькую область p – типа. Появляется p – n переход. К переходу прикладывается напряжение в оборотной полярности, чтоб закрыть его. При приложении к p – n переходу оборотного напряжения происходит его расширение. Но если n – область и p – область имеют различное количество примесей, то p – n переход расширяется неодинаково. Большее расширение происходит в ту область, где меньше примесей (где меньше главных носителей заряда). При разработке полевых транзисторов с управляющим p – n переходом в одну из областей вводят огромное количество примесей (у нас это p – область), в другую – малозначительное (n – область). Тогда при приложении к p – n переходу наружного оборотного напряжения он будет расширяться в n – область. Приложим к n – области напряжение от другого источника неизменного напряжения. Тогда через n – область проходит ток, который ограничивается сопротивлением нагрузки Rн и сопротивлением полупроводника. Если поменять напряжение U1, будет изменяться ширина p – n перехода и, как следует, толщина области по которой проходит ток.

Область, толщина (поперечное сечение) которой управляется наружным напряжением, именуется каналом. Электрод, из которого главные носители заряда входят в канал, именуют истоком, а электрод, через который главные носители уходят из канала – стоком. Электрод для регулирования поперечного сечения канала – затвором.

Итак, главные элементы полевого транзистора – сток, исток, затвор и канал. Все эти элементы образуются в кристалле полупроводника, который именуется подложкой. Меж затвором и каналом появляется p – n переход. Если к p – n переходу приложить оборотное напряжение, он расширится, причём расширение ориентировано в объём полупроводника. Если к стоку и истоку приложить напряжение U2, через полупроводник потечёт ток. Область полупроводника, по которой проходит ток, представляет собой обыденное активное сопротивление. При увеличении оборотного напряжения переход ещё больше расширяется и канал уменьшится, потому проходящий ток тоже уменьшится. При определённом значении оборотного напряжения

p – n переход может расшириться так, что перекроет канал, и ток через полупроводник не будет проходить. Если к

p – n переходу приложить переменное напряжение, то в такт с его переменами будет изменяться и ширина p – n перехода, а соответственно и ширина канала. Потому p – n переход именуют управляющим. Изменение ширины канала приводит к изменению тока, а это вызывает изменение падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн. Полевые транзисторы с управляющим p – n переходом имеют огромные входные и выходные сопротивления. Для практики ценно, что у их огромное входное сопротивление (по этому параметру они похожи на электрические лампы).

Полевые транзисторы с изолированным затвором.

Конспектируемру полевые транзисторыДля роста входного сопротивления транзистора необходимо очень узким изолирующим слоем затвор отделить от канала. Отсюда и появилось заглавие – полевые транзисторы с изолированным затвором.

Рис.3.4.7. Изображение структуры транзистора с изолированным затвором.

Конспектируемру полевые транзисторы1 – исток — 2 – металл — 3 – затвор — 4 – изолятор — 5 – сток — 6 – канал — 7 – подложка.

Конспектируемру полевые транзисторыСам затвор железный. В качестве подложки обычно употребляется кристалл кремния с маленьким количеством примеси. В подложке создаются две области, в каких большая (даже мощная) концентрация примеси. Эти примеси делают тип проводимости, обратный типу проводимости подложки. Эти две области именуют сток и исток. Затвор изолируют от подложки слоем диэлектрика шириной 0,15 – 0,3 мкм. В качестве диэлектрика употребляют разные материалы. Транзисторы, у каких в качестве диэлектрика употребляют окислы кремния, именуют МОП – транзисторами (металл – окисел – полупроводник). Металл – материал затвора, окисел – изолятор меж затвором и каналом, полупроводник – материал подложки (канал). При использовании других видов диэлектрика их именуют МДП-транзисторами (металл – диэлектрик – полупроводник). В транзисторах с изолированным затвором, в отличие от полевых транзисторов с управляющим p – n переходом, канал появляется не снутри объёма полупроводника, а в поверхностном слое под слоем диэлектрика. Электронное поле, которое появляется в диэлектрике, управляет каналом.

Конспектируемру полевые транзисторы

Рис3.4.8. Изображение транзистора со интегрированным каналом.

1 – исток — 2 – затвор — 3 – изолятор — 4 – сток — 5 – подложка.

Если к структуре металл – диэлектрик – полупроводник приложить напряжение, то из-за огромного различия сопротивлений диэлектрика и полупроводника фактически всё напряжение прикладывается к диэлектрику и в нём появляется электронное поле, управляющее носителями заряда в поверхности полупроводника (под диэлектриком), т. е. каналом. Транзисторы с изолированным затвором делятся на группы: транзисторы с индуцированным (возникающим) каналом и транзисторы со интегрированным каналом. Индуцированный канал именуют каналом обогащённого типа, а интегрированный – обеднённого типа. Интегрированный канал создаётся в процессе производства транзистора введением примесей. Ток по встроенному каналу протекает тогда, когда напряжение на его затворе отсутствует, но оно есть меж стоком и истоком. Это так именуемый исходный ток стока. Значение его можно наращивать и уменьшать, изменяя значение и полярность напряжения, подключаемого к затвору. При неком отрицательном значении напряжения на затворе транзистора с каналом n – типа, либо, соответственно, положительном для канала p – типа, ток в канале прекращается.

Конспектируемру полевые транзисторыРазглядим это на примере транзистора со интегрированным каналом n – типа (рис.3.4.8). Если приложить напряжение к стоку и истоку и не прикладывать к затвору, то через канал потечёт ток, образованный электронами. Сейчас приложим напряжение к затвору: «минус» — к затвору, «плюс» — к подложке. Тогда в диэлектрике создаётся электронное поле (рис.3.4.8). Это поле теснит носители заряда (электроны) из поверхностной зоны (из канала) вглубь полупроводника. При неком отрицательном напряжении на затворе электроны из канала вытесняются (это явление именуется «обеднение носителями»), а на их место поступают дырки. Канал будет перекрыт, а ток фактически равен нулю. Когда канал заполнится дырками, он является уже областью с дырочной проводимостью, т. е. p – областью. Меж 2-мя n — областями (стоком и истоком) находится p – область и образуются два p – n перехода, один из которых при хоть какой полярности напряжения сток – исток врубается в оборотном направлении, при всем этом сопротивление участка цепи сток – канал – исток очень огромное. Напряжение на затворе, при котором прекращается ток, именуется напряжением отсечки.

Транзисторы с индуцированным каналом отличаются тем, что область канала приобретает электропроводность данного типа только при наличии напряжения на затворе: отрицательного в транзисторе с подложкой из кремния n – типа и положительного в транзисторе с подложкой из кремния p – типа.

Разглядим механизм работы транзистора с индуцированным каналом на примере транзистора с подложкой из кремния p – типа (рис.3.4.9).

Рис.3.4.9. Изображение транзистора с индуцированным каналом.

1 – исток — 2 – затвор — 3 – сток — 4 – подложка.

Сток и исток представляют собой в данном случае n – области. Когда на затворе нет напряжения, ток в канале очень мал, потому что опять имеем два встречно-включённых p – n перехода. При подаче напряжения на затвор транзистора, положительного относительно подложки, в диэлектрике появляется электронное поле, силовые полосы которого ориентированы так, как показано на рисунке. Это поле начнёт теснить дырки из поверхностного слоя (из канала) вглубь проводника. При неком напряжении на затворе, именуемым пороговым напряжением, дырки вытесняются из области канала, а их место занимают электроны, втянутые полем из объёма полупроводника (это явление именуется «обогащение носителями»). Канал становится проводящим (n – типа) и соединяет собой области стока и истока, также n – типа. Появляется однородная среда. Если к стоку приложить напряжение, то протекает ток, образованный электронами. При увеличении положительного напряжения, прикладываемого к затвору, канал расширится и ток, протекающий в цепи исток – канал – сток возрастет. В транзисторе с подложкой из кремния n – типа процесс происходит аналогично, лишь на затвор подают отрицательное напряжение.

Рис.3.4.10. Условные графические обозначения полевых транзисторов.

а – транзистор с управляющим p-n переходом и каналом n-типа-

б – транзистор с управляющим p-n переходом и каналом p-типа-

в – с изолированным затвором обеднённого типа с n-каналом-

г – с изолированным затвором обеднённого типа с p-каналом-

д – транзистор с p-каналом и выводом от подложки-

Конспектируемру полевые транзисторые – с изолированным затвором обеднённого типа, n-каналом и внутренним соединением подложки и истока-

ж – с 2-мя изолированными затворами обеднённого типа с p-каналом и внутренним соединением подложки и истока-

з – с 2-мя изолированными затворами обогащённого типа с p-каналом-

и – с 2-мя изолированными затворами обогащённого типа с n-каналом и выводом от подложки.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: