МДП-транзисторы с индуцированным каналом
Упрощенная структура МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа показана на рис. 4.5.
Основой транзистора является подложка, в качестве которой используется кремниевая пластинка с проводимостью n- или p-типа с относительно высоким удельным сопротивлением. На поверхности подложки методом диффузии создаются две сильнолегированные области, не имеющие между собой электрического соединения, с противоположным относительно подложки типом электропроводности. К этим областям изготавливаются внешние омические контакты, которые служат истоком и стоком. Структура транзистора обратима – сток и исток можно менять местами. Оставшаяся поверхность пластинки покрывается слоем диэлектрика (двуокиси кремния) толщиной 0,05…1 мкм. На слой диэлектрика между истоком и стоком наносится металлический электрод, выполняющий роль затвора. Если между стоком и истоком прикладывается внешнее напряжение Uси, то в цепи стока протекает малый обратный ток p–n перехода между подложкой и областью стока.
При подаче на затвор положительного относительно истока напряжения электрическое поле затвора через диэлектрик проникает на некоторую глубину в приконтактный слой полупроводника, выталкивая из него вглубь полупроводника основные носители заряда (дырки) и притягивая электроны к поверхности. При малых напряжениях Uзи у поверхности полупроводника под затвором возникает обедненный основными носителями заряда слой и область объемного заряда, состоящего из ионизированных примесных атомов. При увеличении положительного напряжения на затворе в приконтактном поверхностном слое полупроводника происходит смена (инверсия) электропроводности (рис. 4.6).
Образуется тонкий инверсный слой (канал), соединяющий сток с истоком. Напряжение на затворе, при котором индуцируется канал, называется пороговым напряжением. При его изменяются толщина и электро-проводность канала, а соответственно изменяется и ток стока. С удалением от поверхности полупроводника концен-трация электронов уменьшается, а на глубине, равной толщине канала, электропроводность становится соб-ственной. Затем идет участок, обедненный основными носителями заряда (p–n переход). Он изолирует сток, исток и канал от подложки.
На вывод подложки относительно истока можно подавать напряжение Uпи, полярность которого противоположна проводимости подложки, что приводит к изменению числа носителей в канале.
Прямое включение перехода исток-подложка недопустимо, ибо в цепи дополнительного управляющего электрода появляется большой ток. В транзисторах, не имеющих вывода подложки, последняя электрически соединена с истоком.
Режим работы полевого транзистора, при котором канал обогащается носителями при увеличении абсолютного значения напряжения на затворе, называется режимом обогащения, а транзисторы с индуцированным каналом называются транзисторами обогащенного типа.
Носители, образующие канал, поступают в него не только из подложки, но и из областей истока и стока, в которых пополнение носителей происходит от Uси. Транзисторы с p-каналом имеют противоположную полярность внешних напряжений Uзи, Uси, по сравнению с транзисторами с n-каналом.