Электронные полупроводниковые приборы, страница 31

 

Рисунок 3.26 – Полевой транзистор с изолированным затвором и

      индуцированным каналом

Рассмотрим принцип действия полевых транзисторов.

Полевой транзистор с неизолированным затвором, с управляемым p–n переходом – схема его включения представлена на рисунок.3.21.

Рисунок 3.21 – Схема включения полевого транзистора с

   не изолированным затвором

Напряжение к каналу подводится через исток (И) и сток (С). Полярность прикладываемого напряжения (E_с) определяется типом канала и она должна быть такой, чтобы основные носители канала двигались от истока к стоку. На рисунок 3.21 полевой транзистор имеет канал типа–n, где основными носителями являются электроны, поэтому отрицательный потенциал источника (E_с) должен быть приложен к истоку, а положительный к стоку.

Напряжение затвора (E_з) прикладывается относительно истока (рисунок3.21) так, чтобы p–n переход, образуемый между затвором и каналом был  под обратным напряжением. Поэтому к затвору прикладывается отрицательный потенциал затворного источника (E_з), а к истоку – положительный потенциал. Обратное напряжение на p–n переходе затвор – канал ведет к возникновению запирающего слоя, толщина которого увеличивается с увеличением обратного напряжения. При различном уровне легирования полупроводников (имеющих различную плотность основных носителей зарядов) увеличение толщины запирающего слоя происходит преобладающе в сторону менее легированного полупроводника. Выше было сказано, что полупроводник канала менее легирован, чем полупроводник затвора, поэтому при увеличении обратного напряжения запирающий слой в основном распространяется в сторону канала (рисунок 3.21). Это приводит к уменьшению сечения канала, что вызывает увеличение его сопротивления. Последнее вызывает уменьшение тока стока. Очевидно, что уменьшение обратного напряжения на затворе ведет к уменьшению толщины запирающего слоя, что вызывает увеличение сечения канала, а, значит, к уменьшению его сопротивления и увеличению тока стока. Таков механизм управления током стока в полевом транзисторе с управляемым p–n переходом.

Следует особо сказать, что в полевом транзисторе с управляемым p–n переходе нельзя подавать на затвор прямое напряжение, т. к. это вызовет большой ток, что приведет к тепловому пробою (перегоранию) p–n перехода.

Полевой транзистор с изолированным затвором и встроенным каналом – схема его включения представлена на рисунок 3.22.

Рисунок 3.22 – Схема включения МОП транзистора

                           с встроенным каналом

 К каналу, как и в выше рассмотренном транзисторе, прикладывается напряжение (Е_с) полярностью, при которой создаётся условие движения основных носителей заряда от истока к стоку, т.е. минус на истоке и плюс на стоке. На затвор напряжение (Е_з) прикладывается относительно истока. В этом транзисторе к затвору прикладывается напряжение различных полярностей. Рассмотрим каждый из случаев. Когда на затворе минус а на истоке плюс, то в канале на участке затвор – исток этим напряжением создаётся электрическое поле препятствующее движению электронов от истока к стоку. В результате скорость движения электронов уменьшается, что ведёт к уменьшению тока стока. Чем больше отрицательный потенциал на затворе, тем меньше ток стока. Такой режим называется режимом обеднения канала. При изменении полярности на затворе – плюс на затворе и минус на истоке (полярность в скобках), на участке канала исток – затвор создаётся электрическое поле, которое способствует увеличению скорости движения электронов в канале, а, значит, к увеличению тока истока. Такой режим называется режимом обогащения канала.