Полевые транзисторы. Состояние ЭЭС характеризуется параметрами режима и параметрами ЭЭС. Условные графические изображения полевых транзисторов с p-n переходом и каналами n- и p-типа с указанием полярности рабочих напряжений и положительных направлений токов, страница 4

При протекании тока через канал от стока к истоку (движение электронов в обратном направлении) потенциал канала становится более положительным относительно затвора по мере приближения к стоку, что равносильно подаче на соответствующий участок затвора отрицательного напряжения. Поэтому канал сужается к стоку и при U_си≥|U_отс| канал перекрывается.

Рис.1. МДП-транзистор с встроенным каналом n-типа

На рис.2 приведено семейство стоковых характеристик  МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа.

Стоковые характеристики содержат участок линейного нарастания тока стока и участок насыщения (ограничения) тока стока. Переход от одного участка к другому обусловлен смыканием канала у стока.    

Рис.2. Стоковые характеристики МДП-транзистора с встроенным каналом        n-типа

На рис.3 изображён вид канала для характерных точек стоковой характеристики.

В общем случае потенциал участка канала, прилегающего к затвору, относительно затвора равен U_си-U_зи. На линейном (омическом участке) при U_зи=0, U_си<|U_отс| ток стока возрастает линейно при увеличении U_си (т.2 рис.2). Когда из-за падения напряжения на объёмном сопротивлении канала напряжение между стоком и затвором станет равным U_отс, обеднённый слой смыкается с поверхностью, канал перекрывается – т.2. Дальнейшее увеличение U_си не приводит к существенному увеличению тока стока, а перекрытие канала происходит на участках канала, расположенных ближе к истоку – т.3. Чем меньше напряжение на затворе относительно истока, тем ниже начальная проводимость канала и тем раньше (при меньшем напряжении U_си) канал смыкается – т.4,5,6 рис.2, рис.3б. При U_зи<U_отс канал перекрыт, ток I_с=0 – т.7.

В режиме обогащения при U_зи>0 соответственно увеличивается ток насыщения транзистора – т.8, перекрытие канала происходит при большем напряжении U_си – т.9, а линейный участок более крутой – т.10.

 

 

Рис.3. Вид канала МДП транзистора с встроенным каналом а) U_зи=0    1.U_си <|U_отс| - линейный участок

2.U_си ≈|U_отс| - граничная точка

3.U_си >|U_отс| - участок насыщения б) U_зи<0    4.U_си >U_зи-U_отс - участок насыщения

5. U_си ≈U_зи-U_отс - граничная точка

6. U_си <U_зи-U_отс - линейный участок

7. U_зи-U_отс <0, I_c=0 - отсечка в) U_зи>0     Обогащение канала

8. U_си >U_зи-U_отс - участок насыщения

9. U_си ≈U_зи-U_отс - граничная точка

10. U_си <U_зи-U_отс - линейный участок

На рисунке 4 изображена сток-затворная характеристика

Рис.4. Сток-затворная характеристика МДП-транзистора с встроенным  каналом n-типа

Номера характерных точек соответствуют рисункам 2 и 3. При U_зи>0 канал обогащается носителями n-типа, при U_зи<0 – обедняется, при U_зи>|U_отс| происходит инверсия типа проводимости приповерхностного слоя, канал n-типа исчезает, ток I_с практически равен нулю. Протекает лишь малый ток обратно-смещённого перехода, образованного n⁺-областью стока и p-областью подложки.

Для предотвращения протекания прямых токов p-n переходов исток-подложка и сток-подложка к электроду подложки p-типа подключают отрицательное напряжение, а к подложке n-типа – положительное. Иногда при помещении кристалла в корпус электрод подложки соединяют с истоком.

МДП-транзисторы с индуцированным (сформированным с помощью электрического поля) каналом, как правило изготавливаются на подложке кремния n-типа проводимости, в которой создаются две сильнолегированные области p⁺-типа проводимости. Области p⁺-типа имеют омические контакты с электродами – истоком и стоком. Электрод затвора изолирован от подложки тонким слоем диэлектрика рис.5.

Рис.5. МДП-транзистор с индуцированным каналом p-типа