Материал: TTE_Lect1

Рисунок 11.3 – Конструкція КП 102

Рисунок 11.4 – Фрагмент структури ПТУП КП 103

У рамках планарної технології (рисунок 11.3) засобом дифузії в приповерхневому шарі кремнієвого кристала n типу створюються

вузька область p типу (канал) і дві високолеговані області p - типу

(витік і стік). На ці області наносять тонку плівку з алюмінію, до якої припаюють виводи витоку і стоку.

Поверхню кристала покривають захисним шаром двоокису кремнію (SiO2 ). Затвором служить кристал-підкладка, до якого припаюють вивід керувального електрода. Всю конструкцію розміщають у герметичному металевому або пластмасовому корпусі.

Польові транзистори типу КП 103, на відміну від попередніх, мають п’ять паралельних каналів, біля кожного з яких розташований додатковий затвор 32 (першим затвором 31 є підкладка) – рисунок 11.4. Наявність п’яти каналів і додаткових затворів дозволяє збільшити струм стоку, а також підвищити ефективність керування товщиною каналу, оскільки перекриття каналу відбувається з боку затвора і зверху, і знизу.

136

Принцип дії ПТУП розглянемо за допомогою схематичного

зображення приладу на рисунку 11.2. При збільшенні напруги Uзв , яка

містить запірні шари у зворотному напрямі, ці шари розширяються. Товщина p-n – переходу зростає повністю у бік каналу, оскільки у ПТУП області затвора завжди високолеговані, а канал має низьку

концентрацію домішок ( NД3 NАК для транзистора з p - каналом).

Розширення керувального p-n – переходу приводить до зменшення ширини каналу, зниження його електропровідності і зменшення струму

через нього ( IC ) при незмінній напрузі. Отже, змінюючи напругу на

затворі Uзв , тобто змінюючи поперечне електричне поле, можна

ефективно керувати зміною струму стоку IC (величиною внутрішнього

опору транзистора.) Це найважливіша властивість польового транзистора в режимі підсилення сигналів. Саме вона зумовлює суттєву відмінність ПТ від біполярних транзисторів, яка полягає в наступному.

При зміні вхідної напруги ПТ Uзв змінюється лише поперечне поле, що керує інтенсивністю потоку носіїв через канал. Вхідний струм транзистора – струм затвора Iз - практично не змінюється як струм насичення p-n – переходу в зворотному вмиканні. Отже, внаслідок

слабкої зміни Iз при зміні затворної напруги, а також із причини

великого вхідного опору ПТ (малого струму Iз ) вважають, що

керування вихідним струмом приладу IC відбувається не за рахунок

зміни вхідного струму, як у БТ, а внаслідок зміни вхідної напруги, як у вакуумному тріоді. Великий вхідний опір усіх ПТ порівняно з біполярними – це суттєва перевага польових приладів.

Нехай стокова напруга Ucв =0. Тоді при зміні Uзв можна

досягти повного перекриття каналу внаслідок змикання запірних шарів. Канал у цьому випадку має дуже великий опір, а напруга, при якій це

Uзввідс є важливим параметром ПТУП. Оцінимо її, а також дослідимо вплив напруги Uзв на товщину каналу K .

Товщина p-n – переходу, як відомо з першого розділу

137

де RK (Uзв ) – опір каналу при даній напрузі затвора;

RK0 - опір каналу при Uзв =0.

Тепер нехай Ucв 0. Напруга, що діє на стоці ПТУП, викликає проходження через канал і в зовнішньому колі струму IC . Струм

стоку, проходячи через ненульовий розподільний опір каналу, створює на ньому спад напруги (рисунок 11.5).

Рисунок 11.5 – До пояснення конфігурації каналу ПТУП при Ucв 0

На цьому рисунку вибрано переріз каналу на відстані їх від витоку. Падіння напруги U(x) пропорційне до величини опору ділянки

напрям, що і напруга Uзв , і її дія на p-n – перехід еквівалентна дії

додаткової зворотної напруги.

На підставі цього можна одержати залежність ширини каналу від координати x, тобто від величини напруги U(x) :

стоку ( x=LK , де LK - довжина каналу) U(x) =U ( LK )=Ucв . З цього приводу можна вважати, що при ненульовій стоковій напрузі ширина каналу зменшується в напрямі від витоку до стоку згідно з формулою

(11.7). Біля стоку ширина каналу мінімальна, оскільки U(x)max =Ucв :

залежить і від напруги Uзв , і від напруги Ucв .

Розглянемо статичні характеристики ПТУП, які знімають за допомогою схеми рисунку 11.6. На цій схемі досліджуваний транзистор має канал p типу.

Рисунок 11.6 – Схема для експериментального зняття характеристик ПТУП

140