Физические принципы работы полевого транзистора с изолированным затвором

Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) подразделяются на две группы:

- транзисторы со встроенным каналом;

- транзисторы с наведенным (индуцированным) каналом.

Транзисторы со встроенным каналом схематически можно представить на рис. 2.10.

 

Рис.2.10. Схематическое изображение полевого транзистора

с изолированным затвором

 

Принцип действия полевого транзистора с изолированным затвором основан на эффекте изменения концентрации подвижных носителей заряда в поверхностном слое полупроводника под действием внешнего электрического поля, созданного напряжением, приложенным к металлическому электроду, который отделен от поверхности полупроводника слоем изолятора.

В МОП – транзисторе с встроенным каналом между истоком и стоком создан тонкий поверхностный канал, тип проводимости которого совпадает с типом проводимости областей истока и стока. При подключении источника питания между стоком и истоком через канал протекает ток стока даже при нулевом смещении на затворе. При подаче на затвор отрицательного относительно истока смещения в канале возрастает концентрация подвижных носителей заряда, повышается удельная электропроводность канала и увеличивается ток стока. Такой режим работы МОП-транзистора называют режимом обогащения. Подача на затвор положительного относительно истока смещения приводит к уменьшению концентрации подвижных носителей заряда в канале и, следовательно, к уменьшению тока стока. Такой режим называют режимом обеднения.

В МОП-транзисторе с индуцированным каналом при нулевой разности потенциалов исток – затвор отсутствует поверхностный слой, тип проводимости которого совпадает с типом проводимости областей истока и стока. При этом МОП-транзистор представляет собой два диода, включенные навстречу друг другу, а ток стока практически отсутствует. Если увеличить отрицательное напряжение затвора относительно истока, то при некоторой величине смещения Uзо на поверхности полупроводника возникает инверсный слой с электропроводностью типа Р. Исток и сток окажутся соединенными тонким токопроводящим слоем и между ними потечет ток.

Напряжение на затворе Uзо, при котором появляется ток стока, называют пороговым напряжением. МОП-транзистор с индуцированным каналом работает только в режиме обогащения.

Семейства стоко-затворных характеристик для обоих видов транзисторов приведены на рис.2.11 а, б.

 

а) б)

 

Рис.2.11. Статические характеристики полевых транзисторов