МОП-транзистор с индуцированным каналом

Контуры 4 представляют собой контактные отверстия в окисле для вывода металлических контактов 5 к соединениям схемы.  

5                    1                      5                                                                        

                                                         2

L                                                            

44                                                                  4

4                                                                         5

Рис.2 Топологический чертеж МДП-транзистора.

Выходные ВАХ.

Сублинейность крутых частей зависимостей Ic=f(Uси) при Uзи=const для МДП-транзистора с индуцированным каналом (рисунок 3) объясняется уменьшением толщины канала около стока при увеличении напряжения на стоке и неизменном напряжении на затворе, так как на сток и на затвор подаются потенциалы одного знака относительно истока. Следовательно, разность потенциалов между стоком и затвором или между затвором и прилегающей к стоку частью канала уменьшается. Другими словами, из-за прохождения по каналу тока стока получается неэквипотенциальность канала по его длине. Поэтому при увеличении тока стока происходит уменьшение поперечного сечения канала около стока.

Рис3.  Семейство выходных характеристик.

При напряжении насыщения Uси нас происходит перекрытие канала около стока и дальнейшее увеличение напряжения на стоке вызывает очень малое увеличение тока стока.

Сублинейный характер зависимостей Ic=f(Uси) вызван также эффектом насыщения дрейфовой скорости носителей заряда или уменьшением их подвижности в сильных полях.

При увеличении напряжения на затворе (по абсолютному значению) выходные статические характеристики смещаются в область больших токов стока.

При больших напряжениях на стоке может быть два вида пробоя: пробой p-n перехода под стоком и пробой диэлектрика под затвором.

Пробой p-nперехода обычно имеет лавинный характер, так как МДП-транзисторы изготовляют обычно на кремнии. При этом на пробивное напряжение Uси проб 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 Uси проб.

Пробой диэлектрика под затвором может происходить при напряжении на затворе всего в несколько десятков вольт, так как толщина слоя диоксида кремния около 0,1 мкм. Пробой обычно имеет тепловой характер. Этот вид пробоя может возникать в результате накопления статических зарядов, так как входное сопротивление МДП-транзисторов велико. Для исключения возможности такого вида пробоя вход МДП-транзистора часто защищают стабилитроном, ограничивающим напряжение на затворе.

Передаточные ВАХ.

Зависимость выходного тока Ic от управляющего напряжения на затворе Uзи ( при Uси=const) называется передаточной характеристикой МДП-транзистора. Передаточная ВАХ изображена на рисунке 4. Характеристика начинается в точке на оси входных напряжения Uзи, соответствующей пороговому значению напряжения затвора Uп. Это естественно, так как только при Uзи>Uп индуцируется проводящий канал и появляется выходной ток Ic. С увеличением значения параметра Uси, кривая  будет смещать вверх. Это объясняется тем, что с ростом стокового напряжения при постоянном напряжении затвора ток стока увеличивается на любом участке выходной ВАХ, но с разным значением положительной производной: на крутом участке выходной ВАХ ток Ic увеличивается резко – производная большая, на пологом участке выходной ВАХ изменение тока Ic с ростом Uси незначительно – производная мала