Краткие теоретические сведения. В радиоэлектронной аппаратуре нашли применение дискретные полевые транзисторы и интегральные микросхемы (ИМС)

В радиоэлектронной аппаратуре нашли применение дискретные полевые транзисторы и интегральные микросхемы (ИМС), использующие полевые струк­туры в качестве активных элементов. Широкому применению полевых транзисторов способствует малая собственная инерционность, поскольку токи в них пере­носятся только основными носителями. Поэтому у них не наблюдаются такие ха­рактерные для биполярных транзисторов эффекты, как накопление и рассасывание неосновных носителей, которые уменьшают скорость переключения. При создании интегральных микросхем применяются полевые транзисторы с изолиро­ванным затвором. В таких транзисторах в чистом или слаболегированном крем­нии (подложка) диффузией созданы слаболегированные области противополож­ного по сравнению с подложкой типа проводимости - области стока и истока. Ме­таллический электрод затвора изолирован от подложки слоем диэлектрика толщи­ной 0,15-0,3 мкм. При применении диэлектриков на основе окислов кремния тран­зисторы принято называть МОП-транзисторами (металл-окисел-полупроводник). При использовании двухслойных диэлектриков на основе окисла кремния и нит­рида кремния или иных слоистых диэлектриков транзисторы называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник). В зависимости от типа про­водимости канала и наличия или отсутствия проводящего канала при нулевом на­пряжении на затворе МДП-транзисторы разделяются на два типа: с индуцирован­ным и встроенным канатами. При построении ИМС применяются полевые тран­зисторы с индуцированным каналом р- и n-типа, условные обозначения которых приведены на рис. 3.1 (з - затвор; с - сток; п - подложка; и - исток), на рис.3.2 - проходные характеристики, а рис.3.3 -выходные характеристики. Более высокая подвижность электронов по сравнению с дырками приводит к тому, что скорость переключения n-канальных МДП-транзисторов во много раз выше, чем р-канальных. При напряжении < ток стока практически равен нулю (рис.2).

Пороговое напряжение равно для транзисторов с каналом n-типа и - с каналом р-типа. На выходной характеристике полевого транзистора с индуциро­ванным каналом (рис.3) можно выделить линейный участок и участок насыщения. Границей линейного участка и участка насыщения является геометрическое место точек = . На линейном участке ток стока растет с увеличением на­пряжения :

= S[( ) /2],

где S - крутизна транзистора, определяемая как S = d / d при = const.

Обычно для дискретных транзисторов S не превосходит 10 мА/В, а для МДП-транзисторов в интегральных схемах - 0,5 мА/В. Крутизна наклона линейного участка / пропорциональна разности . На участке насыщения ток имеет при заданном напряжении посто­янное значение:

= S( )/2.