МДН - транзисторы з вбудованим каналом

Мають структуру метал - діелектрик - напівпровідник.

Структура МДН - транзистора зі вбудованим каналом (основою приладу) є підкладкою з напівпровідника p - або n- типу, в яку вбудовується канал у вигляді напівпровідника іншого типу провідності, дивись рисунок 2.9,а канал - n- типу. Напівпровідниковий канал відокремлений від металевого затвора (З) тонким шаром діелектрика, у якості якого (у разі кремнієвої підкладки) найчастіше використовується двоокис (оксид) кремнію (звідси ще одно назва МДН-транзисторів - (МОН - транзистори). До каналу через області з підвищеною концентрацією домішки, на рисунку 2.9,а області , під'єднуються металеві виводи, що називаються, як і відповідні області каналу, стоком (С) і витоком (В). Напівпровідникова підкладка (найчастіше кремній), ізольована від зовнішнього середовища діелектриком (), також має металевий вивід (П), який зазвичай з'єднується з витоком для того, щоб p-n- перехід між каналом і підкладкою був закритий. Це забезпечує ізоляцію каналу від підкладки при нормальній полярності напруги .

У МДН - транзисторів зі вбудованим каналом нелінійність стокових характеристик, рисунок 2.9,г, пояснюється тим, що при збільшенні напруги , приєднаного одним своїм затиском до стоку, а іншим до затвора (через джерело ), рухливі носії заряду витісняються з області каналу, розташованою під затвором, в області з підвищеною концентрацією домішки на рисунку 2.9,а, що призводить до збільшення опір канал. Збіднення каналу, що відбувається при цьому, рухливими носіями заряду, як і у разі транзистора з управляючим p-n- переходом, буде по довжині каналу нерівномірним (найбільшим у стоку). Підвищення по модулю напруги між затвором і витоком , при вказаній на рисунку 2.9,а полярності, також призводить до збіднення каналу, але тільки рівномірному по довжині каналу (без урахування областей ), тому стокові характеристики при U_ЗВ<0 пройдуть нижче відносно характеристики, знятої при, дивись на рисунок 2.9, г).

а – структура і схема включення; б,в – позначення;
г,д – стокові и стоко-затворні характеристики

Рисунок 2.9 – МДН - транзистор з вбудованим каналом

МДН - транзистори зі вбудованим каналом можуть працювати і в режимі збагачення при іншій полярності напруги . У цьому режимі основні носії заряду (в даному випадку електрони) під дією поля затвора втягуватимуться в канал з областей ( у разі підкладки n- типу), тим самим збагачуючи канал рухливими носіями заряду (яких в каналі при порівняно трохи), тому стокові характеристики в режимі збагачення розташуються вище за характеристику, зняту при .

Стокові характеристики, приведені, зняті при напрузі , менших напруги електричного пробою, і при таких струмах стоку, коли потужність, що розсіюється транзистором у вигляді тепла, менше допустимої потужності, вище за яку можливий тепловий пробій. Стоко - затворні вольт-амперні характеристики, рисунок 2.9,д можуть бути побудовані за даними стокових характеристик, рисунок 2.9,г, для чого необхідно при вибраних значеннях провести прямі, паралельні осі струмів, і відмітити точки перетину вказаних прямих зі стоковими характеристиками. Оскільки у МДН – транзисторів канал від затвору ізольовано діелектриком, вхідний опір (опір ділянки затвор-витік) таких транзисторів дуже великий. У МДН - транзисторів з каналом p- типу, умовне графічне позначення показане на рисунку 2.9,в полярності напруг і протилежні тим, що властиві транзисторам з каналом n- типу, але стокові характеристики транзисторів з p- каналом, як і транзисторів з n- каналом, прийнято зображувати в першому квадранті.