Транзисторы можно разделить на два класса - биполярные и униполярные. Заряд избыточных неосновных носителей, инжектированных в базу, компенсируется равным по величине зарядом основных носителей, так что электрическая нейтральность в базе сохраняется. Полевой транзистор ПТ является униполярным прибором, в котором количество носителей в токе через проводящую область определяется электрическим полем, приложенным к поверхности или p-n-переходу полупроводника. В полевом транзисторе поток электронов направлен от истока, представляющего омический контакт, через проводящий канал к стоку, также представляющему омический контакт рис. Канал имеет длину в направлении протекания тока и соответственно ширину в направлении, перпендикулярном току и поверхности. В полевом транзисторе с p-n-переходом управляющим электродом затвором является слой полупроводника, тип проводимости которого р-тип противоположен типу проводимости канала n-тип.

Поиск данных по Вашему запросу:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Транзистор МОП - принцип работы, структура, основные характеристики
• Лекция 17. МДП-транзисторы
• Принцип работы полевого моп (mosfet) транзистора
• МОП-структура
• Полевой транзистор
• Физические принципы работы полевого транзистора с изолированным затвором
• Принцип работы и характеристики полевых транзисторов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 📕#13.1 Полевые MOSFET транзисторы с изолированным затвором. Как работает МОП транзистор

Транзистор МОП - принцип работы, структура, основные характеристики

Полевой транзистор с изолированным затвором МДП-транзистор — это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Структуры полевых транзисторов с изолированным затвором p -каналом. В кристалле полупроводника с относительно высоким удельным сопротивлением то есть слаболегированного , который называют подложкой, созданы две сильнолегированные области с противоположным типом электропроводности.

На эти области нанесены металлические электроды — исток и сток. Расстояние между сильнолегированными областями истока и стока может составлять всего несколько микрон. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем порядка 0,1 мкм диэлектрика.

Так как исходным полупроводником для полевых транзисторов обычно является кремний , то в качестве диэлектрика используется слой двуокиси кремния SiO 2 , выращенный на поверхности кристалла кремния путем высокотемпературного окисления.

На слой диэлектрика нанесен металлический электрод — затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Существуют две разновидности МДП-транзисторов: со встроенным собственным и с индуцированным каналом.

В МДП-транзисторах с индуцированным каналом рис. В МДП-транзисторах со встроенным каналом рис. Изображенные на рис. Поэтому сильнолегированные области под истоком и стоком, а также индуцированный и встроенный канал имеют электропроводность p -типа.

Если же аналогичные транзисторы созданы на подложке с проводимостью p -типа, то канал у них будет иметь электропроводность n -типа. Кристаллическая пластинка слаболегированного кремния n - или p -типа, являющаяся основой для изготовления транзистора, называется подложкой. В теле подложки создаются две сильнолегированные области с противоположными типами электропроводности.

Одна из этих областей используется как исток И, другая — как сток С. Электрод затвора З изолирован от полупроводниковой области тонким слоем двуокиси кремния. Исток, сток и подложка имеют омические контакты с соответствующими полупроводниковыми областями и снабжаются выводами рис. Подложку обычно соединяют с истоком. Так как высоколегированные p -области истока и стока с полупроводником образуют p-n переходы, то при любой полярности напряжения на стоке относительно истока один из этих p-n переходов оказывается включенным в обратном направлении и препятствует протеканию тока I С.

Таким образом, в исходном состоянии токопроводящий канал между истоком и стоком в приборе отсутствует. При подаче отрицательного напряжения на затвор электрическое поле затвора через диэлектрик SiO 2 проникает на некоторую глубину в приконтактный слой подложки, выталкивает из него основные носители заряда электроны и притягивает неосновные носители дырки , то есть вызывает обеднение приконтактного слоя электронами проводимости и обогащение его дырками.

При некотором отрицательном напряжении на затворе, называемом пороговым напряжением затвора U ЗИпор , в приконтактном поверхностном слое подложки начинается смена типа электропроводности с электронной на дырочную рис. При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения на затворе в подложке индуцируется токопроводящий канал p -типа, соединяющий исток со стоком рис.

Смена одного типа проводимости на другую под действием сил электрического поля называют инверсией электропроводности. Увеличение отрицательного напряжения на затворе приводит к увеличению толщины канала и концентрации дырок в нем, что вызывает увеличение проводимости канала в целом.

Согласно этому принципу транзисторы с управляющим p-n переходом, у которых увеличение напряжения затвора приводит к сужению канала и его ликвидации, работают в режиме обеднения. Так как возникновение и увеличение проводимости канала связано с его обогащением подвижными носителями заряда дырками , то считают, что транзисторы подобного тип работают в режиме обогащения. Выходные статические характеристики. На рис. Тангенс угла наклона этого участка прямо пропорционален проводимости открытого канала.

Из-за этого различной оказывается и толщина индуцированного канала: она больше вблизи истока и меньше вблизи стока. При напряжении насыщения U СИнас происходит перекрытие канала около стока, и дальнейшее увеличение напряжения на стоке вызывает очень малое увеличение тока стока. Статические стоковые а и стоко-затворные б характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом p -типа.

При больших напряжениях на стоке может произойти пробой МДП-транзистора, при этом может быть два вида пробоя — пробой p - n перехода под стоком и пробой диэлектрика под затвором. Пробой p - n перехода имеет лавинный характер, так как МДП-транзисторы изготовляют обычно из кремния.

При этом на пробивное напряжение U СИпроб может влиять напряжение на затворе: так как на сток и на затвор МДП-транзистора с индуцированным каналом подаются потенциалы одной полярности, то с увеличением напряжения на затворе будет увеличиваться U СИпроб см. Пробой диэлектрика под затвором может происходить при напряжении на затворе всего в несколько десятков вольт, так как толщина слоя двуокиси кремния около 0,1 мкм. Этот вид пробоя может возникать в результате накопления статических зарядов, так как входное сопротивление МДП-транзистора велико.

Для исключения возможности такого вида пробоя вход МДП-транзистора часто защищают стабилитроном, ограничивающим напряжение на затворе. Характеристики для разных напряжений на стоке выходят из точки на оси абсцисс, соответствующей пороговому напряжению U ЗИпор см.

С увеличением напряжения на стоке при неизменном напряжении на затворе ток стока возрастает даже в пологой части статических выходных характеристик см. Это приводит к смещению характеристик передачи вверх в выбранной системе координат. У этого типа транзистора токопроводящий канал рис. Во встроенном канале ток стока протекает при нулевом напряжении на затворе. Отрицательное напряжение, приложенное к затвору относительно истока и подложки, будет притягивать из подложки дырки и удалять из встроенного канала электроны, то есть будет создавать обеднение канала основными носителями и вызывать уменьшение его общей проводимости.

При положительном напряжении на затворе канал будет обогащаться основными носителями заряда электронами и его общая проводимость будет увеличиваться. Все остальные процессы в канале ничем не отличаются от процессов, происходящих в индуцированном канале.

При определенном напряжении стока U СИнас происходит полное обеднение и условное перекрытие стокового участка канала, то есть наступает режим насыщения. В связи с трудностями технологического характера МДП-транзистора со встроенным каналом в настоящее время пока не нашли широкого применения. У МДП-транзисторов всех типов потенциал подложки относительно истока оказывает заметное влияние на вольтамперные характеристики и, следовательно, на параметры транзистора. По своему воздействию на проводимость канала положка может выполнять функцию второго затвора.

Несмотря на слабое управляющее действие подложки второго затвора это свойства используется в ряде схем. При этом напряжение на подложке относительно истока должно иметь такую полярность, чтобы p - n переход исток—подложка был включен в обратном направлении, что приводит к его расширению и вызывает уменьшение исходной проводимости и тока насыщения канала.

Эквивалентная схема полевого транзистора по переменному току приведена на рис. Активные свойства транзистора учтены с помощью генератора тока — Su зи , зашунтированного внутренним дифференциальным сопротивлением прибора R i. Сопротивления r и и r с представляют собой сопротивления участков полупроводника, заключенного между контактом соответствующего электрода и областью канала. Эти сопротивления относительно малы и на эквивалентной схеме условно показаны штриховыми линиями.

Затвор можно изобразить в виде двух резисторов R зи и R зс , имеющих большие сопротивления и отражающих сопротивления утечки затвора. Емкость С з — это распределенная по каналу между истоком и затвором емкость затвора. Она включена последовательно с усредненным сопротивлением канала R к. Элемент С сз — это распределенная по каналу емкость, соединяющая сток с затвором то есть проходная емкость. Емкость С си — это в основном емкость между стоком и заземленной подложкой.

Если опустить второстепенные элементы, не оказывающие существенного влияния на работу полевого транзистора, получим упрощенную эквивалентную схему, приведенную на рис.

Важнейшим параметром полевого транзистора с изолированным затвором, отражающим его усилительные свойства, является крутизна характеристики S , которая представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при неизменном напряжении на стоке. Задание курсантам для самостоятельной учебной работы, список рекомендуемой литературы и методические указания. Файловый архив студентов.

Логин: Пароль: Забыли пароль? Email: Логин: Пароль: Принимаю пользовательское соглашение. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Добавил: Studfiles2 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права?

Сообщите нам. Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет. Скачиваний: Устройство, принцип действия, характеристики и параметры полевых транзисторов с изолированным затвором Полевой транзистор с изолированным затвором МДП-транзистор — это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика.

Аббревиатура МДП обозначает структуру металл-диэлектрик-полупроводник. Очень часто в качестве диэлектрика используется окисел в частности, двуокись кремния SiO 2 , поэтому в литературе нередко встречается термин МОП-транзистор металл-окисел-полупроводник.

Электропроводность канала может быть как n -, так и p -типа. Структуры полевых транзисторов с изолированным затвором показаны на рис. Структуры полевых транзисторов с изолированным затвором p -каналом а с индуцированным каналом; б со встроенным каналом В кристалле полупроводника с относительно высоким удельным сопротивлением то есть слаболегированного , который называют подложкой, созданы две сильнолегированные области с противоположным типом электропроводности. Устройство и принцип действия МДП-транзистора с индуцированным каналом.

Устройство МДП-транзистора с индуцированным а и встроенным каналом б. МДП-транзистор с индуцированным каналом. Устройство и принцип действия МДП-транзистора со встроенным каналом. Далее идет материал для Пособия и в лекцию не включается. Эквивалентная схема полевого транзистора по переменному току Эквивалентная схема полевого транзистора по переменному току приведена на рис.

Важнейшим параметром полевого транзистора с изолированным затвором, отражающим его усилительные свойства, является крутизна характеристики S , которая представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при неизменном напряжении на стоке Задание курсантам для самостоятельной учебной работы, список рекомендуемой литературы и методические указания.

Соседние файлы в папке Радиоматериалы и компоненты лекции

Лекция 17. МДП-транзисторы

Совершенствование полевых транзисторов не стоит на месте. И сегодня полевые транзисторы с управляющим переходом уходят в прошлое, а на их замену приходят более соверженные транзисторы с изолированным затвором. Исходя из зарубежной аббривеатуры эти транизисторы называют mosfet-транзисторами. Кто -то их так и называет "мосфетики". Имя обязательное. Видеокурс "Черчение схем в программе sPlan 7".

Принцип работы полевого моп (mosfet) транзистора

В отличие от полевых транзисторов с p-n-переходом, в которых затвор имеет непосредственный электрический контакт с близлежащей областью токопроводящего канала, в МДП-транзисторах затвор изолирован от указанной области слоем диэлектрика. По этой причине МДП-транзисторы относят к классу полевых транзисторов с изолированным затвором. МДП-транзисторы структура металл — диэлектрик — полупроводник выполняют из кремния. В качестве диэлектрика используют окисел кремния SiO2. Отсюда другое название этих транзисторов — МОП-транзисторы структура металл — окисел — полупроводник. Наличие диэлектрика обеспечивает высокое входное сопротивление рассматриваемых транзисторов — Ом. Условные обозначения МДП-транзисторов со встроенным каналом n-типа а , р-типа б и выводом от подложки в ; с индуцированным каналом n-типа г , р-типа д и выводом от подложки е Принцип действия МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием поперечного электрического поля. Приповерхностный слой полупроводника является токопроводящим каналом этих транзисторов.

МОП-структура

Одним из главных недостатков биполярных транзисторов является их небольшое входное сопротивление h 11 , благодаря чему требует значительного тока, что в последствии требует большой мощности для его управления. Во избежание этого были придуманы так называемые униполярные транзисторы. Эти транзисторы имеют большое входное сопротивление. Кроме этого они оказались более технологичными при изготовлении и несколько дешевле чем биполярные. Благодаря большому входному сопротивлению униполярные транзисторы почти не потребляют ток управления, смена выходного тока осуществляется приложением ко входу напряжения, которое создает электрическое поле.

Полевой транзистор

Posted automatically. Последний раз редактировалось profrotter Munin в сообщении писал а :. Re: моп-транзистор, принцип работы. У транзистора нет логических состояний.

Физические принципы работы полевого транзистора с изолированным затвором

Трехслойная структура транзистора Металл — Оксид — Полупроводник. Он обладает рядом достоинств перед транзисторами биполярного типа. Эти свойства выражается и при действии транзистора в линейном режиме и в режиме переключения. Использование в конструкции импульсных источников питания высокой частоты в качестве дискретных компонентов, в устройствах инверторного преобразования и регуляторах скорости электродвигателей различного типа. Использование их в конструкции высокочастотных генераторов применяемых для индукционного нагрева, в ультразвуковых генераторах, усилителях звука и устройствах периферийного назначения для компьютеров. Использование транзисторов в регуляторах скорости ограниченно низким напряжением подключением к аккумуляторам и небольшой мощностью, потому как кремниевая поверхность способна выдержать высокое напряжение в закрытом состоянии и низкое падение в открытом состоянии.

Принцип работы и характеристики полевых транзисторов

На сегодняшний день, среди достаточного количества разновидностей транзисторов выделяют два класса: p-n - переходные транзисторы биполярные и транзисторы с изолированным полупроводниковым затвором полевые. Другое название, которое можно встретить при описании полевых транзисторов — МОП металл — окисел - полупроводник. Обусловлено это тем, что в качестве диэлектрического материала в основном используется окись кремния SiO 2. Немного пояснений.

Это транзистор, управляемый электрическим полем, в котором действует один лишь вид тока, а именно созданный основными носителями или электронами или дырками. В биполярном действуют два вида носителей. На подложке из полупроводника p-типа расположены две области с высокой концентрацией электронов n-типа называемые истоком и стоком и соединенные с металлическими контактами. В центре части над подложкой находится изолирующий слой окисла, а над ним металлический слой 3-го электрода затвор. В полупроводнике под затвором во время работы транзистора возникает канал, проводящий ток.

Рассматриваются различные типы и страктуры МОП-транзисторов, технологии их изготовления. Также приводятся основные способы и принципы применения МОП-транзисторов в силовых устройствах. На рис. На примере этой структуры можно уяснить основной принцип работы МОП-транзистора. На приведенной характеристике указан уровень напряжения V T , при котором формируется канал. Этот факт определяет существование такой важной характеристики МОП-транзистора, как крутизна.

Трехслойная структура транзистора Металл — Оксид — Полупроводник. Он обладает рядом достоинств перед транзисторами биполярного типа. Эти свойства выражается и при действии транзистора в линейном режиме и в режиме переключения. Использование в конструкции импульсных источников питания высокой частоты в качестве дискретных компонентов, в устройствах инверторного преобразования и регуляторах скорости электродвигателей различного типа.