На мал. 1.6 представлено сімейство вихідних характеристик СИТ. За відсутності напруги на затворі опір каналу мінімальний і із зростанням напруги Uси струм стоку збільшується, але обмеження Ic не наступає. Малий затвор і короткий канал приводить до якісної зміни фізичних процесів в каналі СИТ в порівнянні з ПТУП з горизонтальним каналом. Вплив напруги стоку на канал в СИТ протилежно цьому впливу в ПТУП: із зростанням Uси напруженість гальмуючого поля біля витоку зменшується, відповідно знижується потенційний бар'єр Дц, для електронів в каналі. Потік електронів, здатних подолати потенційний бар'єр Дц, збільшується, в результаті струм стоку Ic росте із зростанням напруги Uси. Ніж більше напруги затвора Uзи, тим більше напруга Uси, необхідне для компенсації його замикаючої дії, і вихідні характеристики СИТ із зростанням Uзи зсовуються управо. При повному зникненні Дц струм стоку визначається опором каналу і росте пропорційно напрузі Uси.
Вихідні характеристики СИТ при малих струмах стоку в першому наближенні описуються експонентою
,
де (при = соnst) - коефіцієнт посилення транзистора;
- постійна, має розмірність струму і залежна від параметрів структури;
- коефіцієнт, залежний від параметрів каналу;
- тепловий потенціал.
При великих струмах стоку потенційний бар'єр знижується і вихідні характеристики СИТ відхиляються від експоненціальної залежності, наближаючись до лінійної унаслідок негативного зворотного зв'язку через :
.
Температурний коефіцієнт струму (ТКIc) стоку СИТ залежить від густини струму: в області малої густини струму він позитивний через визначальну дію потенційного бар'єру затвора; ТКIc стає негативним в області лінійних вихідних характеристиках, коли визначаюче вплив на Ic надає опір каналу (із зростанням температури рухливість носіїв заряду зменшується, опір каналу збільшується і струм Ic падає).
1.3 Польові транзистори з ізольованим затвором
На відміну від польових транзисторів з р-n-переходом, в яких затвор має електричний контакт з довколишньою областю струмопровідного каналу, в транзисторах з ізольованим затвором затвор ізольований від вказаної області шаром діелектрика. Інакше ці прилади називають МДП-транзисторами (від слів "металл-диэлектрик-полупро-водник ") або МОП-транзисторами (від слів "металл-оксид-полупро-водник "), оскільки діелектриком звичайно служить шар діоксиду кремнію SiO2.
За способом створення каналу МДП-транзистори діляться на транзистори з власним (вбудованим) і індукованим каналом.
1.3.1 Транзистор з власним каналом
На мал. 1.7 показаний принцип пристрою МДП-транзистора з власним (вбудованим) каналом (а) і його умовне позначення з каналами n-типа (б) і р-типа (в).
Підставою представленого на малюнку транзистора служить кремнієва пластинка з електропровідністю типу р. в ній створено дві області з електропровідністю n+-типа з підвищеною провідністю. Ці області є витоком і стоком. Між витоком і стоком є тонкий приповерхностный канал з електропровідністю n-типа. Зверху діелектричного шару (показаний штрихуванням) розташований затвор у вигляді тонкої металевої плівки. Кристал МДП-транзистора звичайно сполучений з витоком, і його потенціал приймається за нульовою - так само, як і потенціал витоку. Іноді від кристала відводять окремий висновок. Прилад з такою структурою називають транзистором з власним (або вбудованим) каналом, і працює він таким чином.
Якщо при нульовій напрузі затвора прикласти між стоком і витоком напругу, то через канал потече струм, що є потоком електронів. При подачі на затвор напруги, негативної щодо витоку, а, отже, і щодо кристала, в каналі створюється поперечне електричне поле, під впливом якого електрони провідності виштовхуються з каналу в області витоку і стоку і в кристал. Канал обідняється електронами, опір збільшується, і струм стоку зменшується. Чим більше негативна напруга затвора, тим менше цей струм. Такий режим транзистора називають режимом збіднення.
Якщо на затвор подати позитивну напругу, то під дією поля, створеного цією напругою, з областей витоку і стоку, а також з кристала в канал приходитимуть електрони; провідність каналу при цьому збільшується, і струм стоку зростає. Цей режим називають режимом збагачення.
Таким чином, транзистор з власним каналом може працювати як в режимі збіднення, так і в режимі збагачення. На мал. 1.8 показані характеристики управління і вихідні (стічні) характеристики МДП-транзистора з власним каналом. З характеристик видно, що вихідні характеристики МДП-транзистора подібні вихідним характеристикам польового транзистора з управляючим р-n-переходом. Це пояснюється тим, що при зростанні напруги Uси від нуля спочатку діє закон Ома і струм росте приблизно пропорційно напрузі, а потім, при деякій напрузі Uси, канал починає звужуватися, особливо біля стоку. Оскільки на р-n-переході між каналом і кристалом зростає зворотна напруга, область цього переходу, збіднена носіями, розширяється, і опір каналу збільшується. Таким чином, струм стоку випробовує два взаємно протилежних впливи: від збільшення Uси струм повинен зростати за законом Ома, але від збільшення опору каналу струм зменшується. В результаті струм залишається майже постійним до такої напруги Uси, при якій наступає електричний пробій на кристал.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.