Полевые транзисторы с изолированным затвором

Дальнейшим развитием полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором. У них металлический затвор отделен от канала тонким слоем диэлектрика. Эти приборы называются МДП-транзисторами («металл-диэлектрик-полупроводник») или МОП-транзисторами («металл-оксид-полупроводник»), так как диэлектриком обычно служит слой двуокиси кремния .

МДП-транзисторы бывают двух типов: транзисторы со встроенными каналами (канал создается при изготовлении) и транзисторы с индуцированными каналами (канал возникает под действием напряжения, приложенного к управляющим электродам).

На рис 22,а показано устройство полевого транзистора со встроенным каналом. Основанием (подложкой или базой) служи кремниевая пластинка электропроводимости p-типа. В ней созданы области истока и стока электропроводимости -типа, их соединяет узкая область n-типа – встроенный канал. На поверхности канала имеется диэлектрический слой (показанный штриховкой). В таком транзисторе через проводящий канал протекает ток при напряжении .

При подаче на затвор отрицательного (обратного) напряжения относительно истока, в канале создается поперечное электрическое поле, под влиянием которого электроны проводимости выталкиваются из канала в области истока, стока и в основание. Канал обедняется электронами, сопротивление его увеличивается, уменьшается. Такой режим работы транзистора называется режимом обеднения.

При подаче на затвор положительного (прямого) напряжения, под действием поля, созданного этим напряжением, из области истока и стока, из основания в канал будут проходить электроны, проводимость канала увеличивается и ток стока возрастает. Этот режим работы называется режимом обогащения.

На рис 22,б. представлена передаточная характеристика МДП-транзистора при . Левая от оси ординат часть передаточной характеристики представляет работу транзистора в режиме обеднения, не отличается от соответствующей характеристики транзистора с управляющим p-n-переходом. Правая часть – представляет работу транзистора в режиме обогащения.

Другим типом является транзистор с индуцированным (инверсионным) каналом, устройство которого представлено на рис 23,а. У этого типа транзистора канал возникает только при подачи на затвор напряжения определенной полярности. При отсутствии этого напряжения канала нет, между истоком и стоком -типа расположено основание p-типа и на одном из переходов получается обратное напряжение. Транзистор заперт.

Если подать на затвор положительное (прямое) напряжение, то под влиянием поля затвора электроны проводимости будут перемещаться из области истока, стока и основания к затвору. Когда напряжение , при котором концентрация электронов в приповерхностном слое превысит концентрацию дырок, то в этом случае произойдет инверсия типа электропроводимости, т. е. образуется тонкий канал n-типа и транзистор начинает проводить ток. Чем больше , тем больше проводимость канала и ток стока. Таким образом МДП-транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения. Его передаточная характеристика представлена на рис 23,б.

Выходные характеристики МДП-транзисторов аналогичны характеристикам полевых транзисторов с управляющим переходом.

МДП-транзисторы обладают рядом достоинств: входное сопротивление порядка ОМ, входная емкость меньше 1 пФ, предельная частота доходит до сотен мегагерц.