Шпаргалка по электротехнике и электронике

49. МОП-транзистор со встроенным каналом

 

Транзистор с встроенным каналом имеет конструкцию, подобную предыдущей. Между истоком и стоком методом диффузии создают слаболегированный  канал c проводимостью n--типа при проводимости подложки p-типа. Возможно другое сочетание. Канал имеет проводимость p-типа, а подложка — проводимость n-типа. В отсутствие напряжения на затворе (рис. 4.4, б) ток между истоком и стоком определяется сопротивлением n--канала. При отрицательном напряжении на затворе концентрация носителей заряда в канале уменьшится (канал обедняется носителями) и в нем появляется обедненный слой. Сопротивление между истоком и стоком увеличивается и ток уменьшается. При положительном напряжении на затворе в канале индуцируется дополнительный отрицательный заряд (канал обогащается носителями) и ток стока увеличивается, потому что, увеличивается его проводимость.

50. Стоко-затворные характеристики МОП транзисторов с индуцированным каналом

Транзистор с индуцированным каналом имеет области истока n+ и стока n+, выводы от  которых выполнены путем металлизации через отверстия в двуокиси кремния. На слой двуокиси окиси кремния напыляют слой алюминия, служащий затвором. Можно считать, что алюминиевый затвор и полупроводниковый материал p-типа образуют плоский конденсатор с окисным диэлектриком.

В МДП - транзисторе с  индуцированным каналом с подложкой  р-типа при UЗИ = 0 канал п-типа может  находиться в проводящем состоянии. При некотором пороговом напряжении UЗИ.ПОР < 0 за счет обеднения канала основными носителями проводимость его значительно уменьшается.

51. Статические стоковые характеристики МОП-транзисторов с индуцированным каналом

На рисунке 4.5 приведены  характеристики прямой передачи МДП-транзисторов с индуцированным (кривая 1) и встроенным (кривая 2)  каналами. Из рисунка видна квадратичность передаточной характеристики. Теоретически характеристика прямой передачи для транзистора с индуцированным каналом описывается следующим выражением:

(4.3)

При

где, UЗИ ПОР – пороговое  напряжение ПТ, соответствующее току стока IС = 10 мкА; IС0 – ток насыщения стока, измеренный при входном напряжении  UЗИ = 2∙UЗИ ПОР.

Выходные характеристики МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа приведены на рисунке 

Для транзистора с  индуцированным каналом в омической  области при напряжении стока   UCИ < |UЗИ - UЗИ ПОР | теоретический ток стока определяется уравнением

(4.4)

 

где , UЗИ ПОР – пороговое напряжение ПТ, соответствующее току стока IС = 10 мкА; IСН – ток насыщения стока, измеренный при входном напряжении UЗИ = 2UЗИ ПОР.

52. Влияние потенциала подложки на характеристики управления МОП-транзистора

Рассмотрим влияние  подложки на характеристики МДП транзистора.

Рис. 87. Включение МДП  транзистора с управлением по подложке

 

 Если подложка имеет  положительный потенциал относительно стока, как это показано на рис. 87, то этот потенциал будет поднимать потенциал канала, что будет приводить к уменьшению разности потенциалов между затвором и каналом и, соответственно, будет уменьшаться заряд, индуцированный в канале, и проводимость канала. Поэтому потенциал подложки подобно потенциалу затвора может управлять проводимостью канала, однако отличие будет заключаться в том, что если увеличение положительного потенциала на затворе будет увеличивать ток стока, то увеличение положительного потенциала на подложке будет приводить к уменьшению тока стока. С учетом этого замечания для области крутой ВАХ транзистора:

Ic = WμnCd /d[(Uз-Uп-kUподл)Uс-1/2Uc2], (6_25)

где коэффициент k зависит  от конструктивных особенностей транзистора. В пологой области ВАХ транзистора с учетом влияния подложки, после подстановки в (6_25) Uс = Uс - Uп примут вид:

(6_26)

 Усилительные свойства  МДП транзистора будут характеризоваться  крутизной по подложке:

(6_27)

53. Структура МНОП: принцип действия и область использования.

В структурах типа металл-нитрид-оксид-полупроводник (МНОП) диэлектрик под затвором выполняется  двухслойным: слой оксида SiO2 и толстый  слой нитрида Si3N4. Между слоями образуются ловушки электронов, которые при  подаче на затвор МНОП-структуры положительного напряжения (28..30 В) захватывают туннелирующие через тонкий слой SiO2 электроны. Образующиеся отрицательно заряженные ионы повышают пороговое напряжение, причём их заряд может храниться до нескольких лет при отсутствии питания, так как слой SiO2 предотвращает утечку заряда. При подаче на затвор большого отрицательного напряжения (28…30 В), накопленный заряд рассасывается, что существенно уменьшает пороговое напряжение.

Их можно использовать в запоминающих устройствах, при построении БИС  и СБИС

54. МОП-транзистор с плавающим затвором: принцип действия и область применения.

Структуры типа металл-оксид-полупроводник (МОП) с плавающим затвором и лавинной инжекцией (ЛИЗМОП) имеют затвор, выполненный  из поликристаллического кремния, изолированный  от других частей структуры. Лавинный пробой p-n-перехода подложки и стока или истока, на которые подаётся высокое напряжение, позволяет электронам проникнуть через слой окисла на затвор, вследствие чего на нём появляется отрицательный заряд. Изолирующие свойства диэлектрика позволяют сохранять это заряд десятки лет. Удаление электрического заряда с затвора осуществляется с помощью ионизирующего ультрафиолетового облучения кварцевыми лампами, при этом фототок позволяет электронам рекомбинировать с дырками.

Их можно использовать в запоминающих устройствах, при построении БИС и СБИС

55. Классификация, система обозначения и характеристики полевого транзистора

Полевые транзисторы  можно разделить на две большие  группы: полевые транзисторы с  управляющим pn - переходом и полевые транзисторы со структурой металл-диэлектрик полупроводник (МДП). Поскольку в качестве диэлектрика часто используется окисел кремния, поэтому транзисторы этого типа называют еще МОП - транзисторами (по первым буквам сочетания слов: металл - окисел - полупроводник). Для обозначения подкласса полевых транзисторов используется буква П. Поскольку эти транзисторы выполняют те же функции, что и биполярные, для них в классификационном обозначении используется тот же элемент, что и для биполярных транзисторов (см. табл. 4, третью колонку). Так например, полевые транзисторы могут имеет следующие марки*: КП101, КП201, КП301, КП901 и т.п.

Рис. 18. Графические обозначения  полевых транзисторов: 1 - полевой  транзистор с n - каналом, 2 - полевой  транзистор с p - каналом, 3 - полевой транзистор с изолированным затвором и p - каналом, 4 - полевой транзистор с изолированным затвором и n - каналом.

 

 Поскольку полевые транзисторы  являются униполярными приборами,  тип канала, по которому протекает  ток, определяется типом основных носителей заряда и может быть как p-типа, так и n- типа.

 

 Полевые транзисторы являются  универсальными усилительными приборами  и они, так же как и биполярные  транзисторы могут применяться  в схемах самого разного назначения.

56. Структура, принцип действия и ВАХ туннельного диода

Обычные диоды при  увеличении прямого напряжения монотонно  увеличивают пропускаемый ток. В  туннельном диоде квантово-механическое туннелирование электронов добавляет  горб в вольтамперную характеристику, при этом, из-за высокой степени легирования p и n областей напряжение пробоя уменьшается практически до нуля. Туннельный эффект позволяет электронам преодолеть энергетический барьер в зоне перехода с шириной 50..150 Å при таких напряжениях, когда зона проводимости в n-области имеет равные энергетические уровни с валентной зоной р-области.[1] При дальнейшем увеличении прямого напряжения уровень Ферми n-области поднимается относительно р-области, попадая на запрещённую зону р-области, а поскольку тунелирование не может изменить полную энергию электрона[2], вероятность перехода электрона из n-области в p-область резко падает. Это создаёт на прямом участке вольт-амперной характеристики участок, где увеличение прямого напряжения сопровождается уменьшением силы тока. Данная область отрицательного дифференциального сопротивления и используется для усиления слабых сверхвысокочастотных сигналов.

57. Структура, принцип действия и ВАХ двухбазового диода

представляющий собой  кристалл полупроводника, в котором  создан p-n переход, называемый инжектором:

Этим переходом кристалл полупроводника разделяется как  бы на две области базы. Поэтому  однопереходный транзистор имеет и  другое широко распространённое название - двухбазовый диод. Принцип действия транзистора основан на изменении объёмного сопротивления полупроводника базы при инжекции. В отличии от биполярных и полевых транзисторов ОПТ представляет собой прибор с отрицательным сопротивлением. Это означает, что в определённых условиях входное напряжение или сигнал могут уменьшаться даже при возрастании выходного тока через нагрузку. Когда ОПТ находится во включённом состоянии, выключить его можно только разомкнув цепь, либо сняв входное напряжение.

Участок между базами образован кремниевой пластиной n-типа и имеет линейную вольтамперную характеристику, т.е. ток через этот участок прямо пропорционален приложенному межбазовому напряжению. При отсутствии напряжения на эмиттере (относительно Б1) за счёт проходящего I2 в базе 1 внутри кристалла создаётся падение напряжения Uвн, запирающее p-n переход, При подаче на вход небольшого напряжения Uвх=<Uвн величина тока, проходящего через переход,почти не изменяется. При Uвх>Uвн переход смещается в прямом направлении и начинается инжекция носителей заряда (дырок) в базы, приводящая к снижению их сопротивления. При этом уменьшается падение напряжения Uвн, что приводит к лавинообразному отпиранию перехода - участок II на воль-амперной характеристике:

При Uмб = 0 ВАХ представляет обычную ВАХ p-n перехода

58. Основные соотношения для токов и напряжений однопереходного транзистора

представляющий собой  кристалл полупроводника, в котором  создан p-n переход, называемый инжектором:

Этим переходом кристалл полупроводника разделяется как  бы на две области базы. Поэтому  однопереходный транзистор имеет и другое широко распространённое название - двухбазовый диод. Принцип действия транзистора основан на изменении объёмного сопротивления полупроводника базы при инжекции. В отличии от биполярных и полевых транзисторов ОПТ представляет собой прибор с отрицательным сопротивлением. Это означает, что в определённых условиях входное напряжение или сигнал могут уменьшаться даже при возрастании выходного тока через нагрузку. Когда ОПТ находится во включённом состоянии, выключить его можно только разомкнув цепь, либо сняв входное напряжение.

Uвкл~ Uвн = Uмб*h (eta)

h (eta) = Rб1/(Rб1+Rб2)

59. Транзисторный аналог двухбазового диода.

представляющий собой  кристалл полупроводника, в котором  создан p-n переход, называемый инжектором:

Этим переходом кристалл полупроводника разделяется как  бы на две области базы. Поэтому  однопереходный транзистор имеет и другое широко распространённое название - двухбазовый диод. Принцип действия транзистора основан на изменении объёмного сопротивления полупроводника базы при инжекции. В отличии от биполярных и полевых транзисторов ОПТ представляет собой прибор с отрицательным сопротивлением. Это означает, что в определённых условиях входное напряжение или сигнал могут уменьшаться даже при возрастании выходного тока через нагрузку. Когда ОПТ находится во включённом состоянии, выключить его можно только разомкнув цепь, либо сняв входное напряжение.

Uвкл~ Uвн = Uмб*h (eta)

h (eta) = Rб1/(Rб1+Rб2)

60. Лавинный транзистор: схема включения и основные параметры

Лавинный транзистор, транзистор, устойчиво работающий при  напряжениях на коллекторном переходе, близких к напряжению пробоя. В этих условиях имеет место ударная ионизация, приводящая к увеличению числа носителей заряда в коллекторном переходе транзистора. Устойчивая работа Л. т. в предпробойной области обеспечивается повышенной однородностью распределения электрического поля по площади коллекторного перехода.