Ключи на МОП-транзисторах

7.2.1 Разновидности полевых транзисторов

По способу изготовления затвора ПТ делятся на три типа: с p-n-управляющим переходом (затвором); с металлопроводниковым затвором (затвором Шоттки); с изолированным затвором.

В полупроводнике n-типа (см.рис. а)) методом диффузии образована p⁺-область (затвор). Между областями создается p-n-переход. Неосновных носителей (дырок--объемный заряд) в n-области значительно больше, чем (электронов) в p -области.Одна часть n-полупроводника занята объемным зарядом, оставшуюся часть называют каналом.При отсутствии внешних напряжений ширина объемного заряда в канале невелика. При подаче на затвор отрицательного (относительно истока) напряжения (обратное смещение) ширина p-n-перехода увеличится, ширина канала уменьшится. Проводимость между И-С зависит от ширины канала. Проводимость канала уменьшается с увеличением отрицательного напряжения на затворе, т.е. проводимостью канала можно управлять напряжением на затворе. Напряжение U_си создает в канале ток, который управляется напряжением затвора. Напряжение затвора, при котором канал полностью перекрывается (I_с-и≈0), называется напряжением отсечки (U_{з-и отс}). Ток стока при U_з-и =0 называется начальным током стока. (управление ведется в "минус").

Ток, текущий по каналу, вызывает на нем падение напряжения, которое вызывает изменение ширины канала. В области стока канал сужается больше (штриховая линия). При определенном напряжении U_си, называемым напряжением перекрытия или напряжением насыщения, канал перекрывается, т.е. ток почти не увеличивается при увеличении U_си.

Транзисторы с затвором металл-полупроводник (затвором Шоттки) имеют существенно меньшую длину канала (до 0,5…1мкм), что уменьшает все размеры ПТ. Они способны работать на более высоких частотах (до 80ГГц).

Транзисторы с изолированным затвором (металл-диэлектрик-полупроводник—МДП). Ес ли в качестве диэлектрика применяется оксид кремния (ОКИСЕЛ) –МОП. МДП-транзисторы бывают двух разновидностей: с индуцированным и со встроенным каналом.

С индуцированным каналом—(рис.в,г) исток и сток—сильнолегированные области, встроенные в слой противоположной проводимости. Между затвором и каналом—диэлектрик. Напряжение U_си не вызывает тока (встречно включены два диода). При подаче на затвор достаточного отрицательного напряжения, в канале индуцируются заряды, противоположные тем, что на затворе. Это соответствует увеличению толщины канала. Чем больше напряжение на затворе, тем больше ширина канала, т.е. проводимость.

В МДП-со встроенным каналом на стадии изготовления транзистора тонкий приповерхностный слой слабо легируется так, что он имеет тот же тип проводимости, что и И и С. Поэтому в таком транзисторе ток протекает даже при U_зи =0.

а, б — с n и p -затворами, с каналами p и n-типа.

в,г – с индуцированными каналами n и p-типа.

д, е – со встроенными каналами n и p-типа.