Схема не на мдп с индуцированным n к

Схема не на мдп с индуцированным n к
Схема не на мдп с индуцированным n к
Схема не на мдп с индуцированным n к
Схема не на мдп с индуцированным n к
Схема не на мдп с индуцированным n к

6.2.2. МДП транзисторы.

В основе работы МДП транзистора лежит рассмотренный в предыдущем параграфе эффект управления поверхностной проводимостью и поверхностным током с помощью затвора. Для того, чтобы обеспечить прохождение управляемого тока под затвором, создают две электродные области: исток и сток. На рис. 85 показана конструкция МДП транзистора с индуцированным n каналом, схема его включения и графическое обозначение.


Рис. 85. МДП транзистор с индуцированным n каналом.

Полупроводниковые области истока и стока создают из сильно легированного, обладающего хорошей проводимостью, материала, отличающегося по типу проводимости от материала базового кристалла. Таким образом, при отсутствии разности потенциалов на затворе между истоком и стоком оказываются два встречно включенных диода и, соответственно, ток в этой цепи будет равен обратному току одного из диодов, т.е. весьма мал, и транзистор будет находиться в закрытом состоянии. Для того, чтобы транзистор открылся, на затвор необходимо подать такой потенциал относительно потенциала подзатворной области, чтобы на поверхности произошла инверсия проводимости. При этом под затвором индуцируется область n типа, образующая канал, соединяющий n+ области истока и стока, встречно включенные, pn переходы исчезают и в стоковой цепи начинает протекать ток. Разность потенциалов затвора, при которой происходит инверсия проводимости подзатворной области и начинает протекать ток, называют пороговой (Uп). Стоковый ток тем выше, чем больше индуцированный в канале заряд и, соответственно, больше проводимость индуцированного канала.

При работе транзистора в усилительном режиме полярность напряжения на стоке относительно истока задается такой, чтобы основные носители дрейфовали к стоку.

Полярность напряжений, подаваемых на электроды МДП с индуцированными n и p каналами при их работе в усилительном режиме, противоположна. Для n канального транзистора на затвор подается плюс относительно истока, на p канальный транзистор минус. За сток принимается тот электрод, к которому дрейфуют основные носители, т.е. в p канальном транзисторе сток должен быть отрицательным относительно истока и в n канальном - положительным (см. рис. 85).


Рис. 86. Вольтамперные характеристики МДП транзистора: выходные (слева) и передаточные (справа).

На рис. 86 представлены вольтамперные характеристики, типичные для МДП транзистора. Получим аналитическое выражение, позволяющее их описать, при этом сделаем следующие основные допущения:

одномерное приближение, т.е. концентрации носителей и потенциалы по сечению канала постоянны, на поверхности выполняется условие сильной инверсии (Uз > Uп), заряд на поверхностных состояниях постоянен и не зависит от изгиба зон, дрейфовые токи значительно больше диффузионных и последними можно пренебречь подвижность носителей заряда в канале постоянна.

Будем считать, что ось х направлена вдоль канала (рис. 85). Для индуцированного в канале заряда Qi можно записать:

Qi = - Cd[Uз-Uп-U(x)], (6_16),

где U(x) - потенциал в т. х канала. Для наведенной поверхностной проводимости, обусловленной индуцированным зарядом затвора, справедливо:

σi = qμnni = - μnCd[Uз-Uп-U(x)] (6_17)

Плотность тока в канале:

Ji = σiE(x), (6_18) ,

где E(x) = -dU/dx, тогда, используя (6_17) и (6_18), для тока стока запишем:

Ic = JiW = σiE(x) W=WμnCd [Uз-Uп-U] dU/dx, (6_19)

где W - ширина канала. Проинтегрируем (6_19) вдоль канала:

,(6_20)

откуда получим:

Ic = WμnCd /d[(Uз-Uп)Uс-1/2Uc2]. (6_21)

При увеличении напряжения на стоке потенциал U(L) = Uс стремится к Uз и при некотором Uс = Uсo инверсия вблизи стока исчезает, канал перекрывается и заряд в канале становится равным нулю. Дальнейшее увеличение напряжения на стоке не будет приводить к возрастанию тока стока, поскольку все приращение напряжения будет осуществляться за счет увеличения падения напряжения на пристоковой области канала, перекрытой пространственным зарядом, таким образом при Uз > Uсо исток-стоковая вольтамперная характеристика будет переходить из крутой области в пологую. Значение Uсо =0 найдем из следующего условия:

Qi(L) = 0 = -Cd (Uз-Uп-Uco], (6_22)

откуда Uco = Uз - Uп. Подставим это значение Uco вместо Uc в (6_21) и найдем выражение для выходных вольтамперных характеристик МДП транзистора в пологой области.

.(6_23)

Это выражение описывает передаточную характеристику для МДП транзистора (см. правый график на рис. 86). Используя (6_23), получим:,

(6_24)

Соответствующий график для зависимости крутизны от напряжения на затворе приведен на рис. 87.


Рис. 87. Зависимость крутизны МДП транзистора с индуцированным каналом от напряжения на затворе.

Канал между истоком и стоком можно создать технологическим путем на стадии изготовления МДП транзистора (например, вводя соответствующую примесь), такие транзисторы называют транзисторами со встроенным каналом. При подаче напряжения на затвор концентрация носителей в канале будет либо возрастать, либо уменьшаться вплоть до полного исчезновения канала и перехода транзистора в запертое (выключенное) состояние, в котором выходные токи будут определяться обратными характеристиками исток-стоковых pn переходов.


Рис. 86. Графическое обозначение МДП транзистора с индуцированным каналом и его вольтамперные характеристики: выходные (слева) и передаточные (справа)

Рассмотрим влияние подложки на характеристики МДП транзистора.


Рис. 87. Включение МДП транзистора с управлением по подложке

Если подложка имеет положительный потенциал относительно стока, как это показано на рис. 87, то этот потенциал будет поднимать потенциал канала, что будет приводить к уменьшению разности потенциалов между затвором и каналом и, соответственно, будет уменьшаться заряд, индуцированный в канале, и проводимость канала. Поэтому потенциал подложки подобно потенциалу затвора может управлять проводимостью канала, однако отличие будет заключаться в том, что если увеличение положительного потенциала на затворе будет увеличивать ток стока, то увеличение положительного потенциала на подложке будет приводить к уменьшению тока стока. С учетом этого замечания формулу (6_21) для области крутой ВАХ транзистора можно переписать в следующем виде:

Ic = WμnCd /d[(Uз-Uп-kUподл)Uс-1/2Uc2], (6_25)

где коэффициент k зависит от конструктивных особенностей транзистора. В пологой области ВАХ транзистора с учетом влияния подложки, после подстановки в (6_25) Uс = Uс - Uп примут вид:

(6_26)

Усилительные свойства МДП транзистора будут характеризоваться крутизной по подложке:

(6_27)


Рис. 88. Эквивалентная схема МДП транзистора.

Эквивалентная схема МДП транзистора, учитывающая возможность управления по подложке, показана на риc. 88
 

Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к Схема не на мдп с индуцированным n к

Тоже читают:



Электрическая схема рено меган блок предохранителей

Картинки костюмы для девочек своими руками

Мангал в беседке своими руками из кирпича чертежи

Открытки своими руками ко дню пожарника

Фурнитура для игрушек своими руками