Полный курс: Полевые транзисторы (СЭСПТ, часть 1)

1. СЭСПТ (часть 1)

Тема 4
ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

2. Разновидности полевых транзисторов

По способу создания и управления каналом
различают полевые транзисторы:
с управляющим p-n-переходом (ПТУП);
ПТИЗ с изолированным затвором и
встроенным каналом;
ПТИЗ с изолированным затворомс
индуцированным каналом.
Полевой транзистор – прибор, в
котором ток через электропроводящий
канал n- или p-типа управляется
электрическим полем, возникающим
при приложении напряжения между
контактами затвора и истока.
Полевые транзисторы относятся к
униполярным транзисторам, принцип
действия которых основан на
использовании носителей заряда
только одного знака (электронов или
дырок). Управление током в
униполярных транзисторах
осуществляется под воздействием
электрического поля посредством
изменения проводимости канала,
через который протекает ток
транзистора. Именно поэтому
униполярные транзисторы называют
полевыми.

3. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом (ПТУП)

Полевой транзистор с управляющим p-nпереходом (ПТУП)
Модель конструкции ПТУП, УГО с каналами n-(б), p-типа (в),
примерная планарная структура ПТИЗ (МОП) (г)
Считаем, что контакт истока И заземлен. Канал nтипа; на сток подается потенциал,
притягивающий основные носители, т.е. «+».
На затворе 0 или «-»; При увеличении «-» - p-nпереход между стоком и затвором расширяется,
перекрывает канал, сопротивление между И и С
возрастает – ток перестает расти.

4. Вольтамперные характеристики ПТУП

Стоковые (выходные)
Семейство стоковых ВАХ ПТ с
управляющим p-n-переходом и
каналом n-типа - зависимости
Iс(Uси)|Uзи=const тока стока от Uси при
фиксированном Uзи. На I-м линейном
участке ток Iс(Uси) растет, потом за счет
перекрытия канала – насыщение.
При больших Uси – пробой p-nперехода около стока.
Стоко-затворная
Стоко-затворная ВАХ ПТ описывает
зависимость Iс(Uзи)|Uси =const при
фиксированном Ucи. При «-» Uзи отсечки
канал перекрыт и Iс= 0. Крутизна
характеристики S определяется :
S = dIc/dUзи|Uси=const, мА/В,
которая отражает связь выходного тока Iс
полевого транзистора с входным
напряжением Uзи; S определяется при Uзи
= 0 и Uси = 7 В.

5. Полевой транзистор с изолированным затвором (ПТИЗ, МОП )

Встроенный канал
Считаем, что контакт истока И заземлен и соединен с подложкой. Канал n-типа;
на сток подается потенциал, притягивающий основные носители, т.е.
«+». На затворе может быть «+» или «-»; При увеличении «-» на контакте
затвора (на пленке SiO2) канал обедняется электронами, p-n-переход между
стоком и подложкой расширяется, перекрывает канал, сопротивление между И
и С возрастает, ток стока перестает расти.
При «-» Uзи отсечки канал перекрыт и Iс= 0.
При увеличении «+» на затворе канал обогащается электронами и ток Iсрастет

6. Полевой транзистор с изолированным затвором (ПТИЗ, МОП )

Индуцированный канал
Считаем, что контакт истока И заземлен и соединен с подложкой. Канал n-типа;
на сток подается потенциал, притягивающий основные носители, т.е. «+».
Изначально канала нет, но он создается в том случае, когда на затвор подается
«+» Uзи пороговое.
При увеличении «+» на контакте затвора (на пленке SiO2) канал обогащается
электронами, сопротивление между И и С падает, ток стока растет.

7. Различные типы МОП (МДП) транзисторов

-
со встроенным каналом n-типа (а) и выводом от подложки (б, в);
со встроенным каналом p-типа (б) и выводом от подложки (г);
с индуцированным каналом n-типа (д) и выводом от подложки (ж);
с индуцированным каналом p-типа (е) и выводом от подложки (з)
Особенности мощного ПТИЗ
В маломощных ПТИЗ канал - планарный, в мощных –канал вертикальный, связывающий
исток и сток.

8. Строение IGBT

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ, IGBT) силовые
приборы, предназначенные для работы в токовых ключах на токи тысячи
ампер. Учитывая специфическую структуру БТИЗ, контакты прибора и
прилегающие к ним области называются: эмиттер Э, затвор З, коллектор К.
При подаче положительного потенциала на затвор, в объеме структуры
индуцируется проводящий n-канал длиной d в р -области. За счет
индуцированного n-канала открывается ПТИЗ с вертикальным n-каналом.