Вопрос 9 – МДП-транзистор с индуцированным каналом, принцип действия, основные характеристики.

МДП-транзисторы

Ко второй группе полевых транзисторов относятся приборы с изолированным затвором, так называемые МДП-транзисторы. У МДП-транзисторов в отличие от полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом металлический затвор изолирован от полупроводника слоем диэлектрика и имеется дополнительный вывод от кристалла, на котором выполнен прибор, называемый подложкой (рис. 7.5).

МДП-транзисторы по способу образования канала подразделяются на транзисторы со встроенным каналом (канал создается при изготовлении) и с индуцированным каналом

(канал возникает под действием напряжения, приложенного к управляющим электродам).

Существенным преимуществом МДП-транзисторов является высокое входное сопротивление, достигающее значений более 10⁴ МОм вместо более 10 МОм у транзисторов с управляющим p-n-переходом.

Рис. 7.5. МДП-транзистор с каналом p-типа:

а – планарный транзистор со встроенным каналом; б - геометрические размеры канала; в – планарный транзистор с индуцированным каналом; 1 – диэлектрик; 2 – канал

Физической основой работы полевого транзистора со структурой металл – диэлектрик – полупроводник (МДП) является эффект поля. Напомним, что эффект поля состоит в том, что под действием внешнего электрического поля изменяется концентрация свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника.

МДП-транзисторы могут быть с р- и n-каналами. Условные графические обозначения МДП-транзисторов показаны на рис. 7.7. Стрелка, направленная во внутрь круга, указывает на n-тип канала; стрелка из круга - на канал p-типа.

г

в

б

а

Рис. 7.7. Условные графические обозначения МДП-транзисторов со встроенным каналом (а, б) и с индуцированным каналом (в, г)

Основные параметры МДП-транзисторов и их ориентировочные значения следующие:

а) крутизна характеристики. Крутизна переходной характеристики S характеризуется изменением тока стока при единичном увеличении напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке и определяется как

при U_СИ = const. (7.3)

Обычно S = 0,1 - 500 мА/В;

б) внутреннее сопротивление R_i характеризует изменение напряжения в выходной цепи, необходимое для единичного увеличения тока стока при неизменном напряжении на затворе и определяется как

; (7.4)

в) коэффициент усиления μ характеризуется изменением напряжения в выходной цепи при единичном изменении напряжения во входной и неизменном токе стока и определяется как

. (7.5)

г) начальный ток стока I_{С нач} – ток стока при нулевом напряжение U_ЗИ у транзисторов со встроенным каналом I_{С нач} = 0,1 - 100 мА; с индуцированным каналом I_{С нач} = 0,01 - 0,5 мкА;

д) напряжение отсечки U_{ЗИ отс} = 0,2 - 10 В;

е) пороговое напряжение U_{ЗИ пор} = 1 - 6 В;

ж) сопротивление сток–исток в открытом состоянии R_{СИ отк} = 2 - 300 Ом;

з) максимальный ток стока I_{С мах} = 10 мА - 0,3 А;

и) максимальная частота усиления f_мах – частота, на которой коэффициент усиления по мощности К_P равен единице; f_мах – десятки – сотни МГц.