й вакуумному тріода. Істок у польовому транзисторі подібний катода вакуумного тріода, затвор - сітці, сток - анода. Але при цьому польовий транзистор істотно відрізняється від вакуумного тріода. По-перше, для роботи польового транзистора не потрібно підігріву катода. По-друге, будь-яку з функцій витоку і стоку може виконувати кожний з цих електродів. По-третє, польові транзистори можуть бути зроблені як з n-каналом, так і з p-каналом, що дозволяє вдало поєднувати ці два типи польових транзисторів в схемах.
Від біполярного транзистора польовий транзистор відрізняється, по-перше, принципом дії: у біполярному транзисторі управління вихідним сигналом проводиться вхідним струмом, а в польовому транзисторі - вхідною напругою або електричним полем. По-друге, польові транзистори мають значно більші вхідні опори, що пов'язано із зворотним зміщенням pn-переходу затвора в розглянутому типі польових транзисторів. По-третє, польові транзистори можуть мати низьким рівнем шуму (особливо на низьких частотах), так як у польових транзисторах НЕ використовується явище інжекції неосновних носіїв заряду і канал польового транзистора може бути відділений від поверхні напівпровідникового кристала. Процеси рекомбінації носіїв у pn переході і в базі біполярного транзистора, а також генераційно-рекомбінаційні процеси на поверхні кристала напівпровідника супроводжуються виникненням низькочастотних шумів.
Транзистори з ізольованим затвором (МДП-транзистори)
В
Рис. 2. Пристрій польового транзистора з ізольованим затвором.
Польовий транзистор з ізольованим затвором - це польовий транзистор, затвор якого відокремлений в електричному відношенні від каналу шаром діелектрика.
У кристалі напівпровідника з відносно високим питомим опором, який називають підкладкою, створено дві сильнолегованого області з протилежною відносно підкладки типом провідності. На ці області нанесені металеві електроди - витік і стік. Відстань між сильно легованими областями витоку і стоку може бути менше мікрона. Поверхня кристала напівпровідника між витоком і стоком покрита тонким шаром (близько 0,1 мкм) діелектрика. Так як вихідним напівпровідником для польових транзисторів зазвичай є кремній, то в якості діелектрика використовується шар двоокису кремнію SiO2, вирощений на поверхні кристала кремнію шляхом високотемпературного окислення. На шар діелектрика завдано металевий електрод - затвор. Виходить структура, складається з металу, діелектрика і напівпровідника. Тому польові транзистори з ізольованим затвором часто називають МДП-транзисторами.
Вхідний опір МДП-транзисторів досягає 1010 ... 1014 Ом (у польових транзисторів з керуючим pn-переходом 107 ... 109), що є перевагою при побудові високоточних пристроїв.
Існують дві різновиди МДП-транзисторів: з індукованим каналом і з вбудованим каналом.
У МДП-транзисторах з індукованим каналом (рис. 2, а) проводить канал між сильнолегованого областями витоку і стоку відсутній і, отже, помітний струм стоку з'являється тільки при певній полярності і при певному значенні напруги на затворі щодо витоку, яке називають пороговим напругою (UЗІпор).
У МДП-транзисторах зі вбудованим каналом (рис. 2, б) у поверхні напівпровідника під затвором при нульовій напрузі на затворі щодо витоку існує інверсний шар - канал, який з'єднує витік зі стоком.
Зображені на рис. 2 структури польових транзисторів з ізольованим затвором мають підкладку з електропровідністю n-типу. Тому сильнолегованого галузі під витоком і стоком, а також індукований і вбудований канал мають електропровідність p-типу. Якщо ж аналогічні транзистори створені на підкладці з електропровідністю p-типу, то канал у них буде мати електропровідність n-типу.
МДП-транзистори з індукованим каналом
При напрузі на затворі щодо витоку, рівному нулю, і за наявності напруги на стоці, - струм стоку виявляється мізерно малим. Він являє собою зворотний струм pn переходу між підкладкою і сильнолегованого областю стоку. При негативному потенціалі на затворі (для структури, показаної на рис. 2, а) в результаті проникнення електричного поля через діелектричний шар в напівпровідник при малих напругах на затворі (менших UЗІпор) у поверхні напівпровідника під затвором виникає збіднений основними носіями шар ефект поля і область об'ємного заряду, що складається з іонізованих нескомпенсованих домішкових атомів. При напругах на затворі, великих UЗІпор, у поверхні напівпровідника під затвором виникає інверсний шар, який і є каналом, що з'єднує витік зі стоком. Товщина і поперечний переріз каналу будуть змінюватися із зміною напруги на затворі, відповідно буде змінюватися і струм стоку, тобто струм в ланцюзі навантаження і щодо потужного джерела харчування. Так відбувається управління струмом стоку в польовому транзисторі з ізольованим затвором і з індукованим каналом.
У зв'язку з тим, що затвор відділений від ...
