Полевые транзисторы с изолированным затвором: устройство; принцип действия; ВАХ; параметры

Устройство полевого транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом показано на рис. 4.6. Он представляет собой монокристалл полупроводника; обычно кремния, где создана электропроводность какого-либо типа, в рассматриваемом случае p-типа. В нем созданы две области с электропроводностью противоположного типа (в нашем случае n-типа), которые соединены между собой тонким приповерхностным слоем этого же типа проводимости. От этих двух зон сформированы электрические выводы, которые называют истоком и стоком. На поверхности канала имеется слой диэлектрика (обычно диоксида кремния) толщиной порядка 0.1мкм, а на нем методом напыления наносится тонкая металлическая пленка, от которой также делается электрический вывод – затвор. Иногда от основания (называемого подложкой (П)) также делается вывод, который накоротко соединяют с истоком.

Если в отсутствии напряжения на затворе приложить между истоком и стоком напряжение любой полярности, то через канал потечет ток, представляющий собой поток электронов. Через подложку ток не потечет, так как один из p-n-переходов будет находится под действием обратного напряжения.

Выходные характеристики МДП-транзистора подобны выходным характеристикам полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Это объясняется тем, что при увеличении напряжения от нуля, сначала действует закон Ома и ток растет практически прямо пропорционально напряжению, а затем при некотором напряжении канал начинает сужаться, в большей мере возле стока, т. к. на p-n-переходе между каналом и кристаллом увеличивается обратное напряжение, область этого перехода, обедненная носителями, расширяется, и сопротивление канала увеличивается. В результате этого ток стока испытывает два взаимно противоположных процесса и остается практически постоянным до такого напряжения при котором наступает электрический пробой.

Условные графические обозначения МДП-транзистора со встроенным каналом n-типа (а) и p-типа (б)

23. Малосигнальные эквивалентные схемы полевого транзистора с p–n -переходом. Математическая модель.

Характеристики транзистора нелинейны. Однако если он находится в некотором режиме (режим определяется током через транзистор и напря­жений на его электродах), то при малом изменении токов и напряжений участки характеристик можно считать отрезками прямых. В таком случае для малых сигналов транзистор можно представить линейным четырёхпо­люсником.
Он описывается системой двух линейных алгебраических урав­нений:

Зададим приращения токов и напряжений в виде малых гармонических колебаний.

U_1m = h₁₁I_1m + h₁₂U_2m

I_2m = h₂₁I_1m + h₂₂U_2m.

Уравнениям (4.9) соответствует эквивалентная схема

h₁₁= – входное сопротивле-
ние транзистора при коротком замыка­нии на выходе для переменной составляющей тока;

h₁₂= – коэффициент обратной связи по напряжению при ра­зомкнутом входе для переменной составляющей тока;

h₂₁= – дифференциальный коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей;

h₂₂= – выходная проводимость транзистора при разомкну­том входе для переменной составляющей тока.