Полевой транзистор — это электронный прибор, предназначенный для усиления сигналов. Регулировка выходного тока этого транзистора производится за счет электрического поля, поэтому его входное сопротивление на низких частотах очень велико. Наибольшего входного сопротивления удается добиться в полевых транзисторах с затвором, изолированным от канала диэлектриком (МДП-транзисторы).
Наиболее распространенные МДП-транзисторы выполняются на кремнии. В них в качестве диэлектрика используется оксидная пленка. Так как оксид кремния является прекрасным диэлектриком, то такие транзисторы обладают отличными характеристиками и их легко сформировать на поверхности кристалла кремния. Подобные транзисторы получили название МОП-транзисторы. МОП расшифровывается как металл-окисел-полупроводник. Упрощённая конструкция полевого МОП-транзистора с встроенным каналом приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Упрощённая конструкция полевого МОП-транзистора с встроенным каналом
В данном транзисторе управление током, протекающим через транзистор производится изменением ширины канала между электродами истока и стока. В n-канальном МОП-транзисторе, конструкция которого приведена на рисунке 1, уменьшение тока достигается подачей отрицательного напряжения на затвор транзистора. При этом электроны из n-полупроводникового канала выталкиваются в подложку транзистора. В результате толщина канала уменьшается и его сопротивление возрастает.
Во многом принцип работы полевого МДП-транзистора подобен принципу работы
полевого транзистора с
Условно-графическое обозначение МДП-транзистора отражает его внутреннее устройство. Канал изображается прямой линией, затвор — параллельной линией, отделенной диэлектриком, как в конденсаторе. Подложка изображается в виде стрелочки, показывающей куда будет протекать ток при прикладывании соответствующего напряжения. Условно-графическое обозначение полевых МДП-транзисторов с встроенным каналом приведено на рисунке 2.
Рисунок 2. Условно-графическое обозначение полевых МДП-транзисторов с встроенным каналом
В ряде случаев то, что транзистор открыт при нулевом напряжении на его затворе является недостатком. В качестве примера можно назвать цифровые микросхемы или силовые ключи на транзисторах в DC/DC преобразователях. В качестве решения в подобных схемах используются полевые МОП транзисторы с индуцированным каналом.
Конструкция полевого транзистора с индукцированным каналом похожа на конструкцию транзистора, приведенную на рис. 1. Она показана на рис. 3.
Рисунок 3. Упрощённая конструкция полевого МОП-транзистора с индукцированным каналом
В этих транзисторах канал образуется за счет притяжения носителей заряда электрическим полем затвора полевого транзистора. Для формирования n-канала на затвор транзистора следует подать положительный потенциал. К поверхности полупроводникового кристалла притянутся электроны и между истоком и стоком транзистора будет протекать ток. Его величина будет зависеть от ширины канала, а значит от значения положительного напряжения, поданного на затвор МОП-транзистора.
Процесс производства современных видов полевых транзисторов очень хорошо показан в следующем видео:
Видео 1. Процесс производства современных полевых транзисторов (англ.)
Малые размеры экрана сделаны, чтобы видео было доступно на смартфонах. Размер видео всегда можно увеличить управляющими кнопками.
Итог:
- МОП-транзисторы легко производить на кремниевых кристаллах;
- МОП-транзисторы занимают минимальную площадь на поверхности микросхемы.
Дата последнего обновления файла 14.07.2020
