Устройство полевого транзистора с изолированным затвором

Полевой транзистор - прибор управляемый электрическим полем

Униполярными или полевыми транзисторами называются трех электродные полупроводниковые приборы, в которых ток создают основные носители заряда под действием продольного электрического поля, а управление величиной тока осуществляется поперечным электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным к управляющему электроду.

Оба названия этих транзисторов достаточно точно отражают их основные особенности:

Прохождение тока в канале обусловлено только одним типом зарядов – униполярный.

Управление током канала осуществляется осуществляется при помощи электрического поля.

Электроды, подключенные к каналу, называются стоком (Drain) и истоком (Source), а управляющий электрод называется затвор (Gate).

Напряжение управления, которое создает поле в канале прикладывается между затвором и истоком. В зависимости от выполнения затвора полевые транзисторы делятся на две группы: с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором.

Устройство полевого транзистора с изолированным затвором

Устройство полевого транзистора с изолированным затвором (ПТИЗ) приведено на рисунке 1, а, а полевого транзистора с управляющим переходом (ПТУП) – 1, б.

Рис. 1. Устройство униполярного транзистора

с изолированным затвором

В полевых транзисторах с изолированным затвором электрод затвора изолирован от полупроводникового канала с помощью слоя диэлектрика из двуокиси кремния SiO . Электроды стока и истока располагаются по обе стороны затвора и имеют контакт с полупроводниковым каналом. Ток утечки затвора пренебрежительно мал даже при повышенных температурах. Полупроводниковый канал может быть обеднен носителями зарядов или обогащен ими.

При обедненном канале электрическое поле затвора повышает его проводимость поэтому канал называется индуцированным.

Если канал обогащен носителями зарядов, то он называется встроенным. Электрическое поле затвора в этом случае приводит к обеднению канала носителями зарядов.

Проводимость канала может быть электронной или дырочной.

Если канал имеет электронную проводимость, то он называется n -каналом.

Канал с дырочной проводимостью называются p -каналом.

В результате полевые транзисторы с изолированным затвором могут быть четырех типов:

с каналом n или p -типа, каждый из которых может иметь индуцированный или встроенный канал. Условные схематические изображения этих транзисторов приведены на рисунке.

индуцированный встроенный индуцированный встроенный

n -типа p -типа

Рис 2

Графическое обозначение транзисторов содержит максимальную информацию о его устройстве.

Канал транзистора изображается вертикальной штриховой или сплошной линией.

Штриховая линия обозначает индуцированный канал.

Сплошная линия обозначает встроенный канал.

Исток и сток действуют как невыпрямляющие контакты, поэтому изображаются под прямым углом к каналу.

Подложка изображается как электрод со стрелкой, направление которой указывает тип проводимости канала.

Затвор изображается вертикальной линией, параллельной каналу.

Вывод затвора обращен к электроду истока.

3. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом

Приведено на рис. 3. В таком транзисторе затвор выполнен ввиде обратно смещенного p-n перехода. Изменение обратного напряжения на затворе позволяет регулировать ток в канале. На рисунке приведен полевой транзистор с каналом p -типа и затвором выполненным из областей n -типа. Увеличение обратного напряжения на затворе приводит к снижению проводимости канала, поэтому полевые транзисторы с управляющим p-n переходом работают только на обеднение канала носителями зарядов.

Рис. 3. Устройство униполярного транзистора

с управляющим p-n переходом

Условное схематическое изображение полевых транзисторов с управляющим p-n переходом приведено на рисунке. Поскольку ПТУП могут работать только с обеднением канала, то наличие встроенного канала показано на этом изображении сплошной линией, которая имеет контакты с электродами стока и истока. Направление стрелки на выводе затвора указывает тип проводимости канала.