МОП-структура

МОП-структура (метал - оксид - напівпровідник) - найбільш широко використовуваний тип польових транзисторів. Структура складається з металу і напівпровідника, розділених шаром діоксиду кремнію (SiO 2). У загальному випадку структуру називають МДП (метал - діелектрик - напівпровідник).

Транзистори на основі МОН-структур називають польовими, або МОП-транзисторами ( англ. metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET ).

Транзистори на основі МОН-структур, на відміну від біполярних, управляються напругою, а не струмом і називаються уніполярними транзисторами, так як для їх роботи необхідно наявність носіїв заряду тільки одного типу.


1. Базова класифікація

1.1. Тип каналу

Найбільш поширені транзистори з індукованим каналом ( англ. enhancement mode transistor ): У них канал закритий при нульовій напрузі витік-затвор. Саме їх мають на увазі, коли не згадують тип каналу.

Набагато рідше зустрічаються транзистори з вбудованим каналом ( англ. depletion mode transistor ): У них канал відкритий при нульовій напрузі витік-затвор.

1.2. Тип провідності

Існує два типи провідності каналу: n-канальні і p-канальні. Тип провідності визначається типом носія заряду в каналі: електрон або "дірка".

Якщо транзистор n-канальний:

  • він відкривається позитивним напругою на затворі по відношенню до витоку.
  • паразитний діод в структурі каналу катодом приєднаний до стоку, анодом - до витоку.
  • канал зазвичай під'єднують так, що на стоці більш позитивне напруга, ніж на витоку.

Якщо транзистор p-канальний:

  • він відкривається негативним напругою на затворі по відношенню до витоку.
  • паразитний діод в структурі каналу анодом приєднаний до стоку, катодом - до витоку.
  • канал зазвичай під'єднують так, що на стоці більш негативна напруга, ніж на витоку.

1.3. Особливі випадки

Існують транзистори з декількома затворами.

Деякі види потужних перемикальних транзисторів забезпечуються спеціальним відведенням від частини каналу з метою контролю струму через транзистор. Такий прийом дозволяє уникнути додаткових втрат на зовнішніх струмовимірювальні шунтах.

2. Умовні графічні позначення

IGFET P-Ch Enh Labelled.svg IGFET P-Ch Dep Labelled.svg P-канал
IGFET N-Ch Enh Labelled.svg IGFET N-Ch Dep Labelled.svg N-канал
Індукований канал Вбудований канал

G (gate) - затвор, S (source) - джерело, D (drain) - стік

Хоча формально поділ індукованого і вбудованого каналів передбачено на умовному графічному позначенні, на практиці воно досить часто не дотримується.


3. Особливості роботи МОП транзисторів

MOSFET1.svg
Вольт-амперна характеристика зміни струму стоку в залежності від зміни напруги на вході.

У уніполярних транзисторах керуючим сигналом є різниця потенціалів на ділянці затвор-витік.

I_c = I_u \,
I_3 \ to 0 \,

При зміні вхідної напруги ( U_ {3u} \, ) Змінюється стан транзистора і I_c \,

  1. Транзистор закритий U_ {3u} <U_ {nop} \,, I_c = 0 \,
  2. Крутий ділянку. U_ {3u}> U_ {nop} \,
    I_c = K_n [(U_ {3u}-U_ {nop}) U_ {cu} - \ frac {U_ {cu} ^ 2} {2}] \,
    K_n \, - Питома крутість характеристики транзистора.
  3. Подальше збільшення U_ {3u} \, призводить до переходу на пологий ділянку.
    I_c = \ frac {K_n} {2} [U_ {3u}-U_ {nop}] ^ 2 \, - Рівняння Ховстайна.