Эрл Гейтс - Введение в электронику

Полевые транзисторы с p -каналом и с n -каналом имеют одинаковые характеристики. Основное различие между ними — в направлении тока стока ( I С) через канал. В полевом транзисторе с p -каналом полярность напряжений смещения ( Е ЗИ, Е СИ) противоположна полярностям этих напряжений для транзистора с каналом n -типа.

Схематические обозначения для полевых транзисторов с p -каналом и с n -каналом показаны на рис. 23-4. Полярности напряжений смещения для полевого транзистора с n -каналом показаны на рис. 23-5, а для транзистора с р -каналом — на рис. 23-6.

Рис. 23-4. Схематические обозначения полевых транзисторов с р-n-переходом.

Рис. 23-5. Полярности источников тока, необходимые для смещения полевого транзистора с р-n-переходом и каналом n-типа.

Рис. 23-6. Полярности источников тока, необходимые для смещения полевого транзистора с р-n-переходом и каналом р-типа.

23-1. Вопросы

1. Опишите, чем конструкция полевого транзистора с р-n -переходом отличается от конструкции биполярного транзистора.

2. Назовите три вывода полевого транзистора с р-n -переходом.

3. Как прекратить ток через полевой транзистор с р-n -переходом?

4. Дайте определения следующих терминов для полевого транзистора с р-n -переходом:

а. Обедненный слой.

б. Напряжение насыщения.

в. Исток.

г. Сток.

5. Нарисуйте схематические обозначения полевых транзисторов с р-n -переходом с p -каналом и с n -каналом и обозначьте их выводы.

В полевых транзисторах с изолированным затвором не используют р-n -переход. Вместо него применяется металлический затвор, электрически изолированный от полупроводникового канала тонким слоем окисла. Это устройство известно как полевой транзистор на основе структуры металл-окисел-полупроводник( МОПтранзистор).

Существует два типа таких транзисторов: устройства n -типа с n -каналами и устройства p -типа с p -каналами. Устройства n -типа с n -каналами называются устройствами обедненного типа, так как они проводят ток при нулевом напряжении на затворе. В устройствах обедненного типа электроны являются носителями тока до тех пор, пока их количество не уменьшится благодаря приложенному к затвору смещению, так как при подаче на затвор отрицательного смещения, ток стока уменьшается. Устройства p-типа с p-каналами называются устройствами обогащенного типа. В устройствах обогащенного типа поток электронов обычно отсутствует до тех пор, пока на затвор не подано напряжение смещения. Хотя полевые транзисторы обедненного типа с p -каналом и транзисторы обогащенного типа с n -каналом и существуют, они обычно не используются.

На рис. 23-7 изображено сечение полевого транзистора обедненного типа с n -каналом. Он образован имплантацией n -канала в подложку p -типа.

Рис. 23-7. МОП транзистор обедненного типа с n-каналом.

После этого на канал наносится тонкий изолирующий слой двуокиси кремния, оставляющий края канала свободными для подсоединения выводов, стока и истока. После этого на изолирующий слой наносится тонкий металлический слой. Этот металлический слой служит затвором. Дополнительный вывод подсоединяется к подложке. Металлический затвор изолирован от полупроводникового канала, так что затвор и канал не образуют р-n -переход. Металлический затвор используется для управления проводимостью канала так же, как и в полевом транзисторе с р-n -переходом.

На рис. 23-8 изображен полевой транзистор с изолированным затвором и каналом n -типа.

Рис. 23-8. МОП транзистор обедненного типа с n-каналом и приложенным смещением.

Сток всегда имеет положительный потенциал по отношению к истоку, как и в полевом транзисторе с р-n -переходом. В канале n -типа основными носителями являются электроны, обеспечивающие ток стока ( I C), протекающий от истока к стоку. Величиной тока стока управляет напряжение смещения ( Е ЗИ), приложенное между затвором и истоком, как и в полевом транзисторе с р-n -переходом. Когда напряжение на истоке равно нулю, через устройство течет заметный ток стока, так как в канале имеется большое количество основных носителей (электронов). Когда на затворе отрицательный потенциал по отношению к истоку, ток стока уменьшается вследствие обеднения основных носителей. Если отрицательный потенциал достаточно велик, то ток стока падает до нуля.