Устройство и принцип действия

Устройство транзистора с изолированным затвором и каналом n-типа показано на рис. 5.8.

На подложке р-типа создают две сильнолегированные области n⁺-типа. Одна из этих областей является истоком, другая — стоком. Исток обычно соединяют с подложкой. Между истоком и стоком существует канал, который либо создается в процессе изготовления транзистора, либо индуцируется при подаче на затвор положительного напряжения. Соответственно, различают две разновидности транзисторов с изолированным затвором: транзисторы со встроенным каналом и транзисторы с индуцированным каналом. Схематическое изображение тран­зисторов со встроенным каналом я-типа показано на рис. 5.9, а, а транзисторов с индуцированным каналом — на рис. 5.9, б. Помимо транзисторов с электронным каналом существуют транзисторы с дырочным каналом. Их схематические изоб­ражения показаны на рис. 5.9, в и г.

В транзисторе со встроенным каналом ток через канал существует при подаче на сток положительного напряжения и при нулевом напряжении на затворе. При подаче на затвор отрицательного напряжения возникает вертикальное электри­ческое поле между подложкой и затвором, которое выталкивает электроны из ка­нала, в результате чего проводимость канала уменьшается. При положительном напряжении канал обогащается электронами, и его проводимость возрастает.

В транзисторе с индуцированным каналом при подаче на сток положительного напряжения и нулевом напряжении на затворе проводящий канал между исто­ком и стоком отсутствует. При подаче на затвор положительного напряжения воз­никает поперечное электрическое поле, направленное перпендикулярно поверх­ности полупроводника, которое выталкивает из приповерхностного слоя дырки и притягивает электроны. В результате распределение концентрации электронов и дырок в направлении оси х, перпендикулярной поверхности полупроводника, принимает вид, показанный на рис. 5.10, а.

В тонком слое толщиной А выполняется условие п(х)р(х)=n_i² поэтому этот слой оказывается обедненным подвижными носителями заряда: в нем преобладают отрицательные заряды акцепторов. Чем больше напряжение u_зи, тем толще обед­ненный слой. При некоторой величине u_зи = u_пор, называемой пороговым напря­жением, концентрация электронов n_S на поверхности полупроводника оказывает­ся равной концентрации дырок р_р в объеме полупроводника (рис. 5.10, б). При напряжении u_зи > u_пор концентрация электронов n_S на поверхности оказывается больше концентрации дырок в объеме полупроводника (рис. 5.10, в): на повер­хности образуется (индуцируется) канал толщиной d_K с электронной проводимо­стью, отделенный от подложки обедненным слоем толщиной Δ. Изменяя напря­жение u_зи можно изменять толщину канала d_K, а следовательно, его проводимость.