Полевые транзисторы с изолированным затвором

Затворы полевого транзистора с изолированным затвором выполнены из пленки металла, которая изолирована от полупроводника слоем диэлектрика, в качестве которого применяется оксид кремния SiO2, поэтому их называют МОП и МДП. Аббревиатура МОП расшифровывается как металл - оксид - полупроводник. Аббревиатура названия МДП транзисторов расшифровывается как металл - диэлектрик - полупроводник. В зарубежной литературе МОП транзисторы называют MOSFET.

МОП транзисторы могут быть двух видов: со встроен­ным и индуцированным каналом.

Транзисторы со встроенным каналом. Основой таких полевых транзисторов является кристалл полупроводника из кремния p или n типа проводимости (рис. 8.9).

Рис. 8.9. Устройство транзисторов со встроенным каналом

Принцип действия полевых транзисторов с n типом проводимости таков. Под действием электрического поля между стоком и истоком через канал будут протекать основные носители зарядов, т. е. будет существовать ток стока I_с1. При подаче на затвор положительного на­пряжения U_зи > 0 электроны как неосновные носители зарядов подложки будут втягиваться в канал. Канал обогатится носителями заряда, и ток стока увеличится I_с2 > I_с1. При подаче на затвор отрицательного напря­жения U_зи < 0 электроны из канала будут уходить в подложку, канал будет беден носителями зарядов, и ток стока уменьшится I_сЗ < I_с1. При достаточно больших напряжениях на затворе U_зи < 0 все носители заряда могут из канала вытягиваться в подложку, и ток стока полевого транзистора станет равным 0, I_с4 = 0. Следовательно, МОП транзисторы со встроенным ка­налом могут работать как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения зарядов. На рис. 8.10 показана зависимость токов стоков от напряжения затвор исток и напряжения отсечки для транзисторов n и p типа проводимости.

Рис. 8.10. Токи стоков транзисторов со встроенным каналом

Транзисторы с индуцированным каналом. Устройс­тво транзисторов с индуцированным каналом показано на рис. 8.11, а зависимость токов стоков от напряжений на затворах для транзисторов n и p типов проводимости — на рис. 8.12

Рис. 8.11. Устройство транзисторов с индуцированным каналом

Рис.8.12. Зависимость токов стоков от напряжений на затворах

При напряжениях на затворе, равных или меньше нуля, канал в транзисторе отсутствует, и ток стока будет равен 0. При положительных напряжениях на затворе по­левого транзистора электроны, как неосновные носители заряда подложки p типа, будут притягиваться к затвору, а дырки будут уходить вглубь подложки, в результате в тонком слое под затвором концентрация электронов пре­высит концентрацию дырок. Следовательно, в этом слое полупроводник поменяет тип проводимости, образуется или индуцируется канал и в цепи стока транзистора потечет ток. Делаем вывод, что МОП транзисторы с индуциро­ванным каналом могут работать только в режиме обога­щения. МОП транзисторы обладают большим входным сопро­тивлением, чем транзисторы с управляемым переходом. Входное сопротивление МОП транзисторов может нахо­диться в пределах от 10¹³ до 10₁₅ Ом.