МДП транзисторы Стефанович Т.Г. - презентация

1 МДП транзисторы Стефанович Т.Г.

2 МДП транзистор Полевой транзистор с изолированным затвором - это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Полевой транзистор с изолированным затвором состоит из пластины полупроводника (подложки) с относительно высоким удельным сопротивлением, в которой созданы две области с противоположным типом электропроводности). На эти области нанесены металлические электроды - исток и сток. Поверхность полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика (обычно слоем оксида кремния). На слой диэлектрика нанесен металлический электрод - затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП- транзисторами или МОП- транзисторами (металл - оксид- полупроводник). Полевой транзистор с изолированным затвором - это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Полевой транзистор с изолированным затвором состоит из пластины полупроводника (подложки) с относительно высоким удельным сопротивлением, в которой созданы две области с противоположным типом электропроводности). На эти области нанесены металлические электроды - исток и сток. Поверхность полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика (обычно слоем оксида кремния). На слой диэлектрика нанесен металлический электрод - затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП- транзисторами или МОП- транзисторами (металл - оксид- полупроводник).

3 МДП транзистор со встроенным каналом В МДП - транзисторах со встроенным каналом есть специальный встроенный канал, проводимость которого модулируется смещением на затворе. В случае канала p типа положительный канал отталкивает дырки из канала (режим обеднения), а отрицательный притягивает(режим обогащения). Соответственно проводимость канала либо уменьшается, либо увеличивается по сравнению с ее значением при нулевом смещении. В МДП - транзисторах со встроенным каналом есть специальный встроенный канал, проводимость которого модулируется смещением на затворе. В случае канала p типа положительный канал отталкивает дырки из канала (режим обеднения), а отрицательный притягивает(режим обогащения). Соответственно проводимость канала либо уменьшается, либо увеличивается по сравнению с ее значением при нулевом смещении.

4 Зонные диаграммы МДП-структуры при Vз=0

5 Зонные диаграммы МДП-транзистора в режиме обогащения Если Vз

6 Зонные диаграммы МДП-структуры в режиме обеднения При положительном Vз основные носители уходят из канала уменьшая его проводимость При положительном Vз основные носители уходят из канала уменьшая его проводимость

7 МДП транзистор с индуцированным каналом МДП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляются только при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока (отрицательного при р-канале и положительного при п-канале). Это напряжение называют пороговым (UЗИ.пор ). МДП-транзисторах с индуцированным каналом проводящий канал между сильнолегированными областями истока и стока и, следовательно, заметный ток стока появляются только при определенной полярности и при определенном значении напряжения на затворе относительно истока (отрицательного при р-канале и положительного при п-канале). Это напряжение называют пороговым (UЗИ.пор ).

8 Зонные диаграммы МДП-структуры в режиме инверсии При достаточно большом Vз (большем чем пороговое напряжение) приповерхностный слой сильно обогащается неосновными носителям и заряда, между истоком и стоком образуется индуцированный(наведенный ) полем заряд, по которому может протекать ток. Транзисторы с индуцированным каналом работают только в режиме обогащения. При достаточно большом Vз (большем чем пороговое напряжение) приповерхностный слой сильно обогащается неосновными носителям и заряда, между истоком и стоком образуется индуцированный(наведенный ) полем заряд, по которому может протекать ток. Транзисторы с индуцированным каналом работают только в режиме обогащения.

9 ВАХ транзистора с индуцированным каналом

10 Выражение для ВАХ МДП транзистора

11 выражение для выходных вольтамперных характеристик МДП транзистора в пологой области. выражение для выходных вольтамперных характеристик МДП транзистора в пологой области.

12 Параметры полевого транзистора Крутизна передаточной характеристики Дифференцальное выходное сопротивление Внутренний коэффициент усиления

13 Зависимости крутизны от напряжения на затворе

14 ВАХ транзистора со встроенным каналом

15 ВАХ транзистора с индуцированным и встроенным каналом

16 Эффект влияния подложки Если подложка имеет положительный потенциал относительно стока, как это показано на рис, то этот потенциал будет поднимать потенциал канала, что будет приводить к уменьшению разности потенциалов между затвором и каналом и, соответственно, будет уменьшаться заряд, индуцированный в канале, и проводимость канала. Поэтому потенциал подложки подобно потенциалу затвора может управлять проводимостью канала, увеличение положительного потенциала на подложке будет приводить к уменьшению тока стока Если подложка имеет положительный потенциал относительно стока, как это показано на рис, то этот потенциал будет поднимать потенциал канала, что будет приводить к уменьшению разности потенциалов между затвором и каналом и, соответственно, будет уменьшаться заряд, индуцированный в канале, и проводимость канала. Поэтому потенциал подложки подобно потенциалу затвора может управлять проводимостью канала, увеличение положительного потенциала на подложке будет приводить к уменьшению тока стока

17 ВАХ транзистора с учетом влияния подложки

18 Усилительные свойства МДП транзистора будут характеризоваться крутизной по подложке Усилительные свойства МДП транзистора будут характеризоваться крутизной по подложке

19 Переходные характеристики МДП-транзистора при нулевом напряжении смещения канал-подложка и при напряжении не равном нулю. Влияние напряжения смещения канал-подложка VSS на проходные характеристики транзистора в области плавного канала.

20 Схемы включения полевого транзистора В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора подключен к общему выводу, различают схемы: с общим истоком и входом затвор; с общим стоком и входом на затвор; с общим затвором и входом на исток. В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора подключен к общему выводу, различают схемы: с общим истоком и входом затвор; с общим стоком и входом на затвор; с общим затвором и входом на исток.

21