Τρανζίστορ τύπου Ν. Κυκλώματα τρανζίστορ εφέ πεδίου

ΘΕΜΑ 5. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΠΕΔΙΟΥ

Ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι μια ηλεκτρική συσκευή μετατροπής στην οποία ελέγχεται το ρεύμα που ρέει μέσω του καναλιού ηλεκτρικό πεδίο, η οποία εμφανίζεται όταν εφαρμόζεται τάση μεταξύ πύλης και πηγής, και η οποία προορίζεται να ενισχύσει την ισχύ ηλεκτρομαγνητικές δονήσεις.

Η κατηγορία των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου περιλαμβάνει τρανζίστορ των οποίων η αρχή λειτουργίας βασίζεται στη χρήση φορέων φορτίου μόνο ενός πρόσημου (ηλεκτρόνια ή οπές). Ο έλεγχος ρεύματος στα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου πραγματοποιείται αλλάζοντας την αγωγιμότητα του καναλιού μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα του τρανζίστορ υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου. Ως αποτέλεσμα, τα τρανζίστορ ονομάζονται τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Σύμφωνα με τη μέθοδο δημιουργίας ενός καναλιού, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου διακρίνονται με μια πύλη με τη μορφή σύνδεσης ελέγχου p-n και με μονωμένη πύλη(MDS - ή MOS - τρανζίστορ): ενσωματωμένο κανάλι και επαγόμενο κανάλι.

Ανάλογα με την αγωγιμότητα του καναλιού, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου χωρίζονται σε: τρανζίστορ πεδίου με κανάλι τύπου p και n. Το κανάλι τύπου p έχει αγωγιμότητα οπής και το κανάλι τύπου n έχει ηλεκτρονική αγωγιμότητα.

5.1 Τρανζίστορ πεδίου με έλεγχο p- n-μετάβαση

5.1.1 Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Τρανζίστορ εφέ πεδίου με έλεγχο διασταύρωση pnείναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, η πύλη του οποίου διαχωρίζεται ηλεκτρικά από το κανάλι με μια ανάστροφη πόλωση σύνδεση p-n.

Εικόνα 5.1 – Σχεδιασμός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με διασταύρωση ελέγχου p-n (κανάλι τύπου n)

Εικόνα 5.2 – Σύμβολο για ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια σύνδεση p-n και ένα κανάλι τύπου n (a), ένα κανάλι τύπου p (b)

Ένα κανάλι τρανζίστορ με επίδραση πεδίου είναι μια περιοχή σε έναν ημιαγωγό στην οποία το ρεύμα των κύριων φορέων φορτίου ρυθμίζεται αλλάζοντας τη διατομή του.

Το ηλεκτρόδιο (τερματικό) μέσω του οποίου οι κύριοι φορείς φορτίου εισέρχονται στο κανάλι ονομάζεται πηγή. Το ηλεκτρόδιο μέσω του οποίου οι κύριοι φορείς φορτίου φεύγουν από το κανάλι ονομάζεται αποστράγγιση. Το ηλεκτρόδιο που χρησιμεύει για τη ρύθμιση της διατομής του καναλιού λόγω της τάσης ελέγχου ονομάζεται πύλη.

Κατά κανόνα, παράγονται τρανζίστορ πεδίου πυριτίου. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται επειδή το ρεύμα πύλης, δηλ. αντίστροφο ρεύμαΗ διασταύρωση pn είναι πολλές φορές μικρότερη από αυτή του γερμανίου.

Σύμβολα για τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με κανάλια τύπου n και p φαίνονται στην Εικ. 5.2.

Η πολικότητα των εξωτερικών τάσεων που παρέχονται στο τρανζίστορ φαίνεται στο Σχ. 5.1. Η τάση ελέγχου (εισόδου) εφαρμόζεται μεταξύ της πύλης και της πηγής. Η τάση Uzi είναι αντίστροφη και για τις δύο συνδέσεις p-n. Το πλάτος των κόμβων p-n και, κατά συνέπεια, η αποτελεσματική περιοχή διατομής του καναλιού, η αντίστασή του και το ρεύμα στο κανάλι εξαρτώνται από αυτήν την τάση. Καθώς αυξάνεται, οι διασταυρώσεις p-n επεκτείνονται, η περιοχή διατομής του καναλιού που μεταφέρει ρεύμα μειώνεται, η αντίστασή του αυξάνεται και, κατά συνέπεια, το ρεύμα στο κανάλι μειώνεται. Επομένως, εάν μια πηγή τάσης Uc είναι συνδεδεμένη μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης, τότε η ισχύς του ρεύματος αποστράγγισης Ic που ρέει μέσω του καναλιού μπορεί να ελεγχθεί αλλάζοντας την αντίσταση (διατομή) του καναλιού χρησιμοποιώντας την τάση που εφαρμόζεται στην πύλη. Η λειτουργία ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια σύνδεση ελέγχου p-n βασίζεται σε αυτήν την αρχή.

Στην τάση Uzi = 0, η διατομή του καναλιού είναι μεγαλύτερη, η αντίστασή του είναι ελάχιστη και το ρεύμα Iс είναι το μεγαλύτερο.

Το ρεύμα αποστράγγισης Ic init στο Uzi = 0 ονομάζεται αρχικό ρεύμα αποστράγγισης.

Η τάση Uzi, στην οποία το κανάλι είναι εντελώς φραγμένο και το ρεύμα αποστράγγισης Ic γίνεται πολύ μικρό (δέκα των μικροαμπέρ), ονομάζεται τάση διακοπής Uziots.

5.1.2 Στατικά χαρακτηριστικά ενός τρανζίστορ πεδίου με έλεγχο p- n-μετάβαση

Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με διασταύρωση p-n. Για αυτά τα τρανζίστορ, δύο τύποι βολτ παρουσιάζουν ενδιαφέρον - χαρακτηριστικά αμπέρ: βαλβίδες στοκ και στοκ.

Τα χαρακτηριστικά αποστράγγισης (εξόδου) ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με σύνδεση p-n και κανάλι τύπου n φαίνονται στο Σχήμα. 5.3, α. Αντικατοπτρίζουν την εξάρτηση του ρεύματος αποστράγγισης από την τάση Usi σε σταθερή τάση Uzi: Ic = f (Usi) στο Uzi = const.

α) β)

Εικόνα 5.3 – Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσηςτρανζίστορ εφέ πεδίου με μετάβαση pnκαι ένα κανάλι τύπου n: a – drain (έξοδος). β – κοντάκι – μπουλόνι

Ένα χαρακτηριστικό ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι ότι η αγωγιμότητα του καναλιού επηρεάζεται τόσο από την τάση ελέγχου Uzi όσο και από την τάση Uci. Όταν Usi = 0, το ρεύμα εξόδου Ic = 0. Σε Usi > 0 (Uzi = 0), το ρεύμα Ic ρέει μέσω του καναλιού, με αποτέλεσμα μια πτώση τάσης που αυξάνεται προς την κατεύθυνση της αποστράγγισης. Η συνολική πτώση τάσης του τμήματος πηγής-αποχέτευσης είναι ίση με Uс. Η αύξηση της τάσης Uс προκαλεί αύξηση της πτώσης τάσης στο κανάλι και μείωση της διατομής του και, κατά συνέπεια, μείωση της αγωγιμότητας του καναλιού. Σε μια συγκεκριμένη τάση Uс, το κανάλι στενεύει, οπότε τα όρια και των δύο κόμβων pn κλείνουν και η αντίσταση του καναλιού γίνεται υψηλή. Αυτή η τάση Usi ονομάζεται τάση επικάλυψης ή τάση κορεσμού Usinas. Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση Uzi στην πύλη, εμφανίζεται ένα πρόσθετο στένωση του καναλιού και η επικάλυψη του γίνεται σε χαμηλότερη τιμή τάσης Usinas. Στον τρόπο λειτουργίας, χρησιμοποιούνται επίπεδα (γραμμικά) τμήματα των χαρακτηριστικών εξόδου.

Το χαρακτηριστικό πύλης αποστράγγισης ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δείχνει την εξάρτηση του ρεύματος Ic από την τάση Uzi σε σταθερή τάση Usi: Ic = f (Usi) στο Usi = const (Εικ. 5.3, b).

5.1.3 Βασικές παράμετροι

· Μέγιστο ρεύμα αποστράγγισης Icmax (στο Uzi = 0);

· μέγιστη τάση πηγής αποστράγγισης Uсmax;

· Τάση αποκοπής Uziots;

· εσωτερική αντίσταση (εξόδου) ri - αντιπροσωπεύει την αντίσταση του τρανζίστορ μεταξύ αποστράγγισης και πηγής (αντίσταση καναλιού) για εναλλασσόμενο ρεύμα:

με Uzi = const;

· Χαρακτηριστικό κλίσης της πύλης αποστράγγισης:

όταν Us = const,

εμφανίζει την επίδραση της τάσης πύλης στο ρεύμα εξόδου του τρανζίστορ.

· αντίσταση εισόδου

όταν Uс = το κόστος του τρανζίστορ προσδιορίζεται από την αντίσταση των συνδέσεων p-n, που ωθούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η αντίσταση εισόδου των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με σύνδεση p-n είναι αρκετά υψηλή (φθάνει σε μονάδες και δεκάδες megaohms), γεγονός που τα διακρίνει ευνοϊκά από διπολικά τρανζίστορ.

5.2 Τρανζίστορ εφέ πεδίου με μόνωση πύλης

5.2.1 Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Ένα τρανζίστορ πεδίου με μόνωση πύλης (IGF transistor) είναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου του οποίου η πύλη διαχωρίζεται ηλεκτρικά από το κανάλι με ένα διηλεκτρικό στρώμα.

Τα τρανζίστορ MIS (δομή: μέταλλο-διηλεκτρικό-ημιαγωγός) είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο. Το οξείδιο του πυριτίου SiO2 χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό. εξ ου και ένα άλλο όνομα για αυτά τα τρανζίστορ - τρανζίστορ MOS (δομή: μεταλλικό-οξείδιο-ημιαγωγός). Η παρουσία ενός διηλεκτρικού παρέχει υψηλή αντίσταση εισόδου των υπό εξέταση τρανζίστορ (1012 ... 1014 Ohm).

Η αρχή λειτουργίας των τρανζίστορ MIS βασίζεται στην επίδραση της αλλαγής της αγωγιμότητας του στρώματος κοντά στην επιφάνεια ενός ημιαγωγού στο όριο με ένα διηλεκτρικό υπό την επίδραση ενός εγκάρσιου ηλεκτρικού πεδίου. Το επιφανειακό στρώμα του ημιαγωγού είναι το κανάλι μεταφοράς ρεύματος αυτών των τρανζίστορ. Τα τρανζίστορ MIS διατίθενται σε δύο τύπους - με ενσωματωμένο κανάλι και με επαγόμενο κανάλι.

Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά του MIS - τρανζίστορ με ενσωματωμένο κανάλι. Ο σχεδιασμός ενός τέτοιου τρανζίστορ με κανάλι τύπου n φαίνεται στο Σχ. 5.4, ​​α. Στην αρχική γκοφρέτα πυριτίου τύπου p με σχετικά υψηλή αντίσταση, που ονομάζεται υπόστρωμα, με τη χρήση τεχνολογίας διάχυσης, δημιουργούνται δύο βαριά ντοπαρισμένες περιοχές με αντίθετο τύπο ηλεκτρικής αγωγιμότητας - n. Σε αυτές τις περιοχές εφαρμόζονται μεταλλικά ηλεκτρόδια - πηγή και αποστράγγιση. Μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης υπάρχει ένα λεπτό κανάλι κοντά στην επιφάνεια με ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου n. Η επιφάνεια του κρυστάλλου ημιαγωγού μεταξύ της πηγής και της αποχέτευσης καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα (περίπου 0,1 μm) διηλεκτρικού. Ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο - μια πύλη - εφαρμόζεται στο διηλεκτρικό στρώμα. Η παρουσία ενός διηλεκτρικού στρώματος επιτρέπει σε ένα τέτοιο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου να παρέχει τάση ελέγχου και των δύο πολικοτήτων στην πύλη.

Εικόνα 5.4 – Σχεδιασμός τρανζίστορ MIS με ενσωματωμένο κανάλι τύπου n (a). οικογένεια των χαρακτηριστικών του αποθέματος (β)· χαρακτηριστικό πύλης αποστράγγισης (γ)

Όταν εφαρμόζεται θετική τάση στην πύλη, το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται σε αυτήν την περίπτωση θα ωθήσει οπές από το κανάλι στο υπόστρωμα και τα ηλεκτρόνια θα τραβήξουν έξω από το υπόστρωμα στο κανάλι. Το κανάλι εμπλουτίζεται με τους κύριους φορείς φορτίου - ηλεκτρόνια, η αγωγιμότητά του αυξάνεται και το ρεύμα αποστράγγισης αυξάνεται. Αυτή η λειτουργία ονομάζεται λειτουργία εμπλουτισμού.

Όταν μια αρνητική τάση σε σχέση με την πηγή εφαρμόζεται στην πύλη, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο στο κανάλι, υπό την επίδραση του οποίου τα ηλεκτρόνια ωθούνται έξω από το κανάλι μέσα στο υπόστρωμα και οι οπές αντλούνται από το υπόστρωμα στο κανάλι. Το κανάλι εξαντλείται από κύριους φορείς φορτίου, η αγωγιμότητά του μειώνεται και το ρεύμα αποστράγγισης μειώνεται. Αυτή η λειτουργία του τρανζίστορ ονομάζεται λειτουργία εξάντλησης.

Σε τέτοια τρανζίστορ σε Usi = 0, εάν εφαρμόζεται τάση μεταξύ της αποστράγγισης και της πηγής (Usi > 0), ρέει ένα ρεύμα αποστράγγισης Iin, που ονομάζεται αρχικό u, το οποίο είναι μια ροή ηλεκτρονίων.

Ο σχεδιασμός ενός τρανζίστορ MIS με επαγόμενο κανάλι τύπου n φαίνεται στο Σχ. 5.5, α

Επί διαγράμματα κυκλώματοςΜπορείτε να βρείτε ονομασίες για ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου του ενός ή του άλλου τύπου.

Για να μην μπερδευτούμε και για να έχουμε την πιο ολοκληρωμένη ιδέα για το είδος του τρανζίστορ που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα, ας συγκρίνουμε τη συμβατική γραφική ονομασία ενός μονοπολικού τρανζίστορ και τις διακριτικές του ιδιότητες και χαρακτηριστικά.

Ανεξάρτητα από τον τύπο του τρανζίστορ πεδίου, έχει τρεις ακροδέκτες. Ένα από αυτά ονομάζεται Πύλη(Ζ). Η πύλη είναι το ηλεκτρόδιο ελέγχου που εφαρμόζεται σε αυτό. Η επόμενη έξοδος ονομάζεται Πηγή(ΚΑΙ). Η πηγή είναι παρόμοια με τον εκπομπό των διπολικών τρανζίστορ. Η τρίτη έξοδος ονομάζεται Στοκ(ΜΕ). Η αποστράγγιση είναι ο ακροδέκτης από τον οποίο αφαιρείται το ρεύμα εξόδου.

Σε ξένο ηλεκτρονικά κυκλώματαμπορείτε να δείτε την ακόλουθη ονομασία των ακροδεκτών μονοπολικών τρανζίστορ:

σολ- κλείστρο (από τα αγγλικά - σολέφαγε "παραθυρόφυλλο", "πύλη");

μικρό– πηγή (από τα αγγλικά – μικρόη δική μας "πηγή", "αρχή");

ρε– απόθεμα (από τα αγγλικά – ρεβροχή "εκροή", "διαρροή").

Γνωρίζοντας τις ξένες ονομασίες των τερματικών τρανζίστορ πεδίου, θα είναι εύκολο να κατανοήσουμε τα κυκλώματα των εισαγόμενων ηλεκτρονικών.

Ορισμός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με διασταύρωση p-n ελέγχου (J-FET).

Ετσι. Τρανζίστορ με μάνατζερ p-n– μια μετάβαση ορίζεται στα διαγράμματα ως εξής:

n-κανάλι J-FET

p-κανάλι J-FET

Ανάλογα με τον τύπο των φορέων που χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό του αγώγιμου καναλιού (η περιοχή μέσω της οποίας ρέει το ρυθμιζόμενο ρεύμα), αυτά τα τρανζίστορ μπορεί να είναι n-κανάλι ή p-κανάλι. Επί γραφικός προσδιορισμόςΜπορεί να φανεί ότι τα n-κανάλια απεικονίζονται με ένα βέλος που δείχνει προς τα μέσα και τα κανάλια p προς τα έξω.

Ονομασία τρανζίστορ MOS.

Μονοπολικό Τρανζίστορ MOSτύπου (MOSFET) έχουν ελαφρώς διαφορετική γραφική ονομασία από τα J-FET με διασταύρωση ελέγχου p-n Τα MOSFET μπορούν επίσης να είναι είτε n-channel είτε p-channel.

Τα MOSFET υπάρχουν σε δύο τύπους: ενσωματωμένο κανάλιΚαι επαγόμενο κανάλι.

Ποια είναι η διαφορά;

Η διαφορά είναι ότι το τρανζίστορ επαγόμενου καναλιού ενεργοποιείται μόνο όταν εφαρμόζεται θετική ή μόνο αρνητική οριακή τάση στην πύλη. οριακή τάση ( U por ) είναι η τάση μεταξύ της πύλης και των ακροδεκτών πηγής στην οποία ανοίγει το τρανζίστορ πεδίου και αρχίζει να ρέει ρεύμα αποστράγγισης ( εγώ γ ).

Η πολικότητα της τάσης κατωφλίου εξαρτάται από τον τύπο του καναλιού. Για τα mosfet καναλιού p, πρέπει να εφαρμοστεί αρνητική τάση «-» στην πύλη και για αυτά με κανάλι n, πρέπει να εφαρμοστεί θετική τάση «+». Τα Mosfet με επαγόμενο κανάλι ονομάζονται επίσης τρανζίστορ. εμπλουτισμένου τύπου. Επομένως, εάν ακούτε ανθρώπους να μιλούν για ένα εμπλουτισμένου τύπου mosfet, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι πρόκειται για τρανζίστορ με επαγόμενο κανάλι. Το σύμβολό του φαίνεται παρακάτω.

MOSFET n-καναλιού

MOSFET καναλιού p

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι και ενός τρανζίστορ πεδίου με ενσωματωμένο κανάλι είναι ότι ανοίγει μόνο σε μια ορισμένη τιμή (κατώφλι U) θετικής ή αρνητικής τάσης (ανάλογα με τον τύπο του καναλιού - n ή p).

Ένα τρανζίστορ με ενσωματωμένο κανάλι ανοίγει ήδη στο "0" και με αρνητική τάση στην πύλη λειτουργεί λιτή λειτουργία(επίσης ανοιχτό, αλλά περνά λιγότερο ρεύμα). Εάν εφαρμοστεί θετική τάση "+" στην πύλη, θα συνεχίσει να ανοίγει και να μπαίνει στο λεγόμενο λειτουργία εμπλουτισμού- το ρεύμα αποστράγγισης θα αυξηθεί. Αυτό το παράδειγμαπεριγράφει τη λειτουργία ενός n-καναλιού mosfet με ενσωματωμένο κανάλι Ονομάζονται επίσης τρανζίστορ αδύνατος τύπος. Ακολουθεί η συμβατική τους αναπαράσταση στα διαγράμματα.

Στη συμβατική γραφική ονομασία, μπορείτε να διακρίνετε ένα τρανζίστορ με επαγόμενο κανάλι από ένα τρανζίστορ με ενσωματωμένο κανάλι από το σπάσιμο στην κατακόρυφη γραμμή.

Μερικές φορές στην τεχνική βιβλιογραφία μπορείτε να δείτε μια εικόνα ενός τρανζίστορ MOS με ένα τέταρτο τερματικό, το οποίο αποτελεί συνέχεια της γραμμής βέλους που υποδεικνύει τον τύπο του καναλιού. Έτσι, η τέταρτη έξοδος είναι η έξοδος του υποστρώματος. Αυτή η εικόνα ενός mosfet χρησιμοποιείται, κατά κανόνα, για να περιγράψει ένα διακριτό (δηλαδή ξεχωριστό) τρανζίστορ και χρησιμοποιείται μόνο ως οπτικό μοντέλο. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής, το υπόστρωμα συνήθως συνδέεται με τον ακροδέκτη πηγής.

MOSFET με μόλυβδο υποστρώματος

Ονομασία τρανζίστορ ισχύος MOSFET

Ως αποτέλεσμα της σύνδεσης της πηγής και του υποστρώματος στη δομή mosfet πεδίου, α ενσωματωμένη δίοδος. Αυτή η δίοδος δεν επηρεάζει τη λειτουργία της συσκευής, καθώς συνδέεται με την αντίστροφη κατεύθυνση στο κύκλωμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ενσωματωμένη δίοδος, η οποία σχηματίζεται λόγω των τεχνολογικών χαρακτηριστικών της κατασκευής ενός ισχυρού MOSFET, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πράξη πρόσφατες γενιέςΤα Power MOSFET διαθέτουν μια ενσωματωμένη δίοδο που χρησιμοποιείται για την προστασία του ίδιου του στοιχείου.

Η ενσωματωμένη δίοδος μπορεί να μην υποδεικνύεται στο σύμβολο ενός ισχυρού τρανζίστορ MOS, αν και στην πραγματικότητα μια τέτοια δίοδος υπάρχει σε οποιαδήποτε ισχυρή συσκευή πεδίου.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου

Τρανζίστορ εφέ πεδίου (αγγλικός. τρανζίστορ εφέ πεδίου, FET) είναι μια συσκευή ημιαγωγών στην οποία το ρεύμα αλλάζει ως αποτέλεσμα δράσης κάθετοςρεύμα ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από το σήμα εισόδου.

Η ροή του ρεύματος λειτουργίας σε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου προκαλείται από φορείς φόρτισης ενός μόνο σημείου (ηλεκτρόνια ή οπές), επομένως τέτοιες συσκευές περιλαμβάνονται συχνά σε μια ευρύτερη κατηγορία μονοπολικών ηλεκτρονικές συσκευές(σε αντίθεση με το διπολικό).

Σε έναν ημιαγωγό κρύσταλλο με σχετικά υψηλή ειδική αντίσταση, που ονομάζεται υπόστρωμα, δημιουργούνται δύο περιοχές με έντονη πρόσμιξη με αντίθετο τύπο αγωγιμότητας σε σχέση με το υπόστρωμα. Σε αυτές τις περιοχές εφαρμόζονται μεταλλικά ηλεκτρόδια - πηγή και αποστράγγιση. Η απόσταση μεταξύ των περιοχών πηγής και αποστράγγισης με μεγάλη πρόσμιξη μπορεί να είναι μικρότερη από ένα μικρό. Η επιφάνεια του κρυστάλλου ημιαγωγού μεταξύ της πηγής και της αποχέτευσης καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα (περίπου 0,1 μm) διηλεκτρικού. Δεδομένου ότι ο αρχικός ημιαγωγός για τα τρανζίστορ πεδίου είναι συνήθως πυρίτιο, ένα στρώμα διοξειδίου του πυριτίου SiO 2 που αναπτύσσεται στην επιφάνεια ενός κρυστάλλου πυριτίου με οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό. Ένα μεταλλικό ηλεκτρόδιο - μια πύλη - εφαρμόζεται στο διηλεκτρικό στρώμα. Το αποτέλεσμα είναι μια δομή που αποτελείται από ένα μέταλλο, ένα διηλεκτρικό και έναν ημιαγωγό. Επομένως, τα τρανζίστορ πεδίου με μονωμένη πύλη ονομάζονται συχνά τρανζίστορ MOS.

Η αντίσταση εισόδου των τρανζίστορ MOS μπορεί να φτάσει τα 10 10 ... 10 14 Ohms (για τρανζίστορ με εφέ πεδίου με διασταύρωση ελέγχου p-n 10 7 ... 10 9), γεγονός που αποτελεί πλεονέκτημα κατά την κατασκευή συσκευών υψηλής ακρίβειας.

Υπάρχουν δύο τύποι τρανζίστορ MOS: με επαγόμενο κανάλι και με ενσωματωμένο κανάλι.

Στα τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι (Εικ. 2, α), δεν υπάρχει αγώγιμο κανάλι μεταξύ των περιοχών με έντονη πρόσμιξη της πηγής και της αποστράγγισης και, επομένως, ένα αξιοσημείωτο ρεύμα αποστράγγισης εμφανίζεται μόνο σε μια ορισμένη πολικότητα και σε μια συγκεκριμένη τιμή τάσης στην πύλη σε σχέση με την πηγή, η οποία καλείται οριακή τάση m ( U ZIPor).

Στα τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι (Εικ. 2, β), κοντά στην επιφάνεια του ημιαγωγού κάτω από την πύλη με μηδενική τάση στην πύλη σε σχέση με την πηγή, υπάρχει ένα αντίστροφο στρώμα - ένα κανάλι που συνδέει την πηγή με η αποχέτευση.

Εμφανίζεται στο Σχ. Οι 2 μονωμένες κατασκευές FET πύλης έχουν υπόστρωμα με αγωγιμότητα τύπου n. Επομένως, οι περιοχές με έντονη πρόσμιξη κάτω από την πηγή και την αποχέτευση, καθώς και τα επαγόμενα και ενσωματωμένα κανάλια, έχουν αγωγιμότητα τύπου p. Εάν δημιουργηθούν παρόμοια τρανζίστορ σε ένα υπόστρωμα με ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου p, τότε το κανάλι τους θα έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου n.

Τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι

Όταν η τάση πύλης σε σχέση με την πηγή είναι μηδέν και όταν υπάρχει τάση στην αποστράγγιση, το ρεύμα αποστράγγισης αποδεικνύεται αμελητέο. Αντιπροσωπεύει το αντίστροφο p-n ρεύμαμετάβαση μεταξύ του υποστρώματος και της βαριά ντοπαρισμένης περιοχής αποστράγγισης. Σε αρνητικό δυναμικό στην πύλη (για τη δομή που φαίνεται στο σχήμα 2, α) ως αποτέλεσμα της διείσδυσης του ηλεκτρικού πεδίου μέσω του διηλεκτρικού στρώματος στον ημιαγωγό σε χαμηλές τάσεις πύλης (χαμηλότερη U ZIPor) κοντά στην επιφάνεια του ημιαγωγού κάτω από την πύλη, ένα στρώμα φαινομένου πεδίου έχει εξαντληθεί από τους περισσότερους φορείς και εμφανίζεται μια περιοχή φορτίου χώρου, που αποτελείται από ιονισμένα μη αντισταθμισμένα άτομα ακαθαρσίας. Στην πύλη τάσεις μεγάλες U ZIPor, εμφανίζεται ένα αντίστροφο στρώμα στην επιφάνεια του ημιαγωγού κάτω από την πύλη, που είναι το κανάλι που συνδέει την πηγή με την αποχέτευση. Το πάχος και η διατομή του καναλιού θα αλλάξουν με τις αλλαγές στην τάση της πύλης και το ρεύμα αποστράγγισης, δηλαδή το ρεύμα στο κύκλωμα φορτίου και μια σχετικά ισχυρή πηγή ισχύος, θα αλλάξει ανάλογα. Έτσι ελέγχεται το ρεύμα αποστράγγισης σε ένα τρανζίστορ πεδίου με μονωμένη πύλη και επαγόμενο κανάλι.

Λόγω του γεγονότος ότι η πύλη διαχωρίζεται από το υπόστρωμα με ένα διηλεκτρικό στρώμα, το ρεύμα στο κύκλωμα πύλης είναι αμελητέα και η ισχύς που καταναλώνεται από την πηγή σήματος στο κύκλωμα πύλης και απαιτείται για τον έλεγχο του σχετικά μεγάλου ρεύματος αποστράγγισης είναι επίσης μικρή . Έτσι, ένα τρανζίστορ MOS επαγόμενου καναλιού μπορεί να παράγει ενίσχυση ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων σε τάση και ισχύ.

Η αρχή της ενίσχυσης ισχύος στα τρανζίστορ MOS μπορεί να εξεταστεί από την άποψη των φορέων φορτίου που μεταφέρουν την ενέργεια ενός σταθερού ηλεκτρικού πεδίου (η ενέργεια της πηγής ισχύος στο κύκλωμα εξόδου) σε ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Σε ένα τρανζίστορ MOS, πριν εμφανιστεί το κανάλι, σχεδόν όλη η τάση τροφοδοσίας στο κύκλωμα αποστράγγισης έπεσε στον ημιαγωγό μεταξύ πηγής και αποστράγγισης, δημιουργώντας μια σχετικά μεγάλη σταθερή συνιστώσα της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. Υπό την επίδραση της τάσης στην πύλη, εμφανίζεται ένα κανάλι στον ημιαγωγό κάτω από την πύλη, κατά μήκος του οποίου οι φορείς φόρτισης - οπές - μετακινούνται από την πηγή στην αποχέτευση. Οι οπές, που κινούνται προς την κατεύθυνση της σταθερής συνιστώσας του ηλεκτρικού πεδίου, επιταχύνονται από αυτό το πεδίο και η ενέργειά τους αυξάνεται λόγω της ενέργειας της πηγής ισχύος στο κύκλωμα αποστράγγισης. Ταυτόχρονα με την εμφάνιση του καναλιού και την εμφάνιση κινητών φορέων φόρτισης σε αυτό, η τάση στην αποστράγγιση μειώνεται, δηλαδή, η στιγμιαία τιμή της μεταβλητής συνιστώσας του ηλεκτρικού πεδίου στο κανάλι κατευθύνεται αντίθετα από τη σταθερή συνιστώσα. Επομένως, οι τρύπες αναστέλλονται από ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο, δίνοντάς του μέρος της ενέργειάς τους.

Τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι

Ρύζι. 3. Στατικά χαρακτηριστικά εξόδου (α) και χαρακτηριστικά στατικής μετάδοσης (β) τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι.

Λόγω της παρουσίας ενός ενσωματωμένου καναλιού σε ένα τέτοιο τρανζίστορ MOS σε μηδενική τάση πύλης (βλ. Εικ. 2, β), η διατομή και η αγωγιμότητα του καναλιού θα αλλάξουν όταν αλλάξει η τάση πύλης, τόσο αρνητική όσο και θετική πολικότητα . Έτσι, ένα τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι μπορεί να λειτουργήσει σε δύο τρόπους: στη λειτουργία εμπλουτισμού και στη λειτουργία εξάντλησης του καναλιού από φορείς φόρτισης. Αυτό το χαρακτηριστικό των τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι αντανακλάται επίσης στη μετατόπιση των στατικών χαρακτηριστικών εξόδου όταν αλλάζει η τάση της πύλης και η πολικότητα της (Εικ. 3).

Τα χαρακτηριστικά στατικής μετάδοσης (Εικ. 3, β) αναδύονται από το σημείο του άξονα της τετμημένης που αντιστοιχεί στην τάση αποκοπής U ZIots, δηλαδή η τάση μεταξύ της πύλης και της πηγής ενός τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι που λειτουργεί σε κατάσταση εξάντλησης στην οποία το ρεύμα αποστράγγισης φτάνει σε μια προκαθορισμένη χαμηλή τιμή.

Τύποι υπολογισμού ανάλογα με την τάση U ZI

1. Το τρανζίστορ είναι κλειστό

Τιμή κατωφλίου της τάσης τρανζίστορ MOS

2. Παραβολική τομή.

Ειδική διαγωγιμότητα του χαρακτηριστικού μεταφοράς του τρανζίστορ.

3. Μια περαιτέρω αύξηση οδηγεί σε μετάβαση σε επίπεδο επίπεδο.

- Εξίσωση Hovstein.

Κατασκευές TIR για ειδικούς σκοπούς

Σε δομές μετάλλου-νιτριδίου-οξειδίου-ημιαγωγού (MNOS), το διηλεκτρικό κάτω από την πύλη αποτελείται από δύο στρώματα: ένα στρώμα οξειδίου SiO 2 και ένα παχύ στρώμα νιτριδίου Si 3 N 4. Μεταξύ των στρωμάτων σχηματίζονται παγίδες ηλεκτρονίων, οι οποίες, όταν εφαρμόζεται θετική τάση (28.,30 V) στην πύλη της δομής MNOS, συλλαμβάνουν ηλεκτρόνια που διέρχονται σήραγγες μέσω ενός λεπτού στρώματος SiO 2. Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα που προκύπτουν αυξάνουν την τάση κατωφλίου και το φορτίο τους μπορεί να αποθηκευτεί για αρκετά χρόνια απουσία ισχύος, καθώς το στρώμα SiO 2 αποτρέπει τη διαρροή φορτίου. Όταν εφαρμόζεται μεγάλη αρνητική τάση (28...30 V) στην πύλη, το συσσωρευμένο φορτίο διαλύεται, γεγονός που μειώνει σημαντικά την οριακή τάση.

Οι δομές με έγχυση χιονοστιβάδας με πλωτή πύλη μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού (MOS) έχουν μια πύλη από πολυκρυσταλλικό πυρίτιο που είναι απομονωμένη από άλλα μέρη της δομής. Η διάσπαση χιονοστιβάδας της ένωσης p-n του υποστρώματος και της αποχέτευσης ή της πηγής, στην οποία εφαρμόζεται υψηλή τάση, επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να διεισδύσουν μέσω του στρώματος οξειδίου στην πύλη, ως αποτέλεσμα της οποίας αρνητικό φορτίο. Οι μονωτικές ιδιότητες του διηλεκτρικού του επιτρέπουν να διατηρεί αυτό το φορτίο για δεκαετίες. Μετακίνηση ηλεκτρικό φορτίοαπό το κλείστρο πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ιονίζουσα υπεριώδη ακτινοβολία λαμπτήρες χαλαζία, ενώ το φωτορεύμα επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να ανασυνδυάζονται με οπές.

Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν δομές τρανζίστορ με εφέ πεδίου μνήμης διπλής πύλης. Μια πύλη ενσωματωμένη στο διηλεκτρικό χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενός φορτίου που καθορίζει την κατάσταση της συσκευής και μια εξωτερική (συνηθισμένη) πύλη, που ελέγχεται από παλμούς αντίθετης πολικότητας, χρησιμοποιείται για την εισαγωγή ή την αφαίρεση φόρτισης στο ενσωματωμένο (εσωτερικό) πύλη. Κάπως έτσι εμφανίστηκαν τα κύτταρα και στη συνέχεια τα τσιπ μνήμης flash, τα οποία έχουν γίνει πολύ δημοφιλή αυτές τις μέρες και έχουν γίνει αξιόλογοι ανταγωνιστές. σκληρούς δίσκουςσε υπολογιστές.

Για την υλοποίηση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων πολύ μεγάλης κλίμακας (VLSI), δημιουργήθηκαν μικροτρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Κατασκευάζονται με χρήση νανοτεχνολογίας με γεωμετρική ανάλυση μικρότερη από 100 nm. Σε τέτοιες συσκευές, το πάχος του διηλεκτρικού της πύλης φτάνει σε πολλά ατομικά στρώματα. Χρησιμοποιούνται διάφορες κατασκευές, συμπεριλαμβανομένων των κατασκευών με τρεις πύλες. Οι συσκευές λειτουργούν σε λειτουργία micro-power. ΣΕ σύγχρονους μικροεπεξεργαστέςΟ αριθμός των συσκευών της Intel Corporation κυμαίνεται από δεκάδες εκατομμύρια έως 2 δισεκατομμύρια. Τα πιο πρόσφατα τρανζίστορ με επίδραση μικροπεδίου κατασκευάζονται σε τεντωμένο πυρίτιο, έχουν μεταλλική πύλη και χρησιμοποιούν ένα νέο κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας διηλεκτρικό υλικό πύλης που βασίζεται σε ενώσεις αφνίου.

Το τελευταίο τέταρτο του αιώνα, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου υψηλής ισχύος, κυρίως τύπου MIS, έχουν υποστεί ταχεία ανάπτυξη. Αποτελούνται από πολλαπλές δομές χαμηλής ισχύος ή δομές με διακλαδισμένη διαμόρφωση πύλης. Τέτοιες συσκευές HF και μικροκυμάτων δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά στην ΕΣΣΔ από ειδικούς από το Pulsar Research Institute V.V καθ. Dyakonova V. P. (παράρτημα Smolensk του MPEI). Αυτό άνοιξε το πεδίο της ανάπτυξης ισχυρών τρανζίστορ εναλλαγής (παλμικού) πεδίου επίδρασης με ειδικές δομές που έχουν υψηλές τάσεις και ρεύματα λειτουργίας (ξεχωριστά έως 500-1000 V και 50-100 A). Τέτοιες συσκευές ελέγχονται συχνά από χαμηλές (έως 5 V) τάσεις, έχουν χαμηλή ανοιχτή αντίσταση (έως 0,01 Ohm) για συσκευές υψηλού ρεύματος, υψηλή διαγωγιμότητα και σύντομους χρόνους μεταγωγής (από πολλές έως δεκάδες ns). Δεν έχουν το φαινόμενο της συσσώρευσης φορέων στη δομή και το φαινόμενο του κορεσμού που ενυπάρχουν στα διπολικά τρανζίστορ. Χάρη σε αυτό, τα τρανζίστορ με αποτέλεσμα πεδίου υψηλής ισχύος αντικαθιστούν με επιτυχία τα διπολικά τρανζίστορ υψηλής ισχύος στον τομέα των ηλεκτρονικών χαμηλής και μέσης ισχύος.

Στο εξωτερικό, τις τελευταίες δεκαετίες, αναπτύσσεται ραγδαία η τεχνολογία των τρανζίστορ ηλεκτρονίων υψηλής κινητικότητας (HMET), τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές επικοινωνίας μικροκυμάτων και ραδιοεπιτήρησης. Με βάση το TVPE, δημιουργούνται τόσο υβριδικά όσο και μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων ( αγγλικός)). Η λειτουργία του TVPE βασίζεται στον έλεγχο καναλιών χρησιμοποιώντας ένα δισδιάστατο αέριο ηλεκτρονίων, η περιοχή του οποίου δημιουργείται κάτω από την επαφή της πύλης λόγω της χρήσης μιας ετεροσύνδεσης και ενός πολύ λεπτού διηλεκτρικού στρώματος - ενός διαχωριστή.

Περιοχές εφαρμογής τρανζίστορ φαινομένου πεδίου

Ένα σημαντικό μέρος αυτών που παράγονται σε παρούσα στιγμήΤα τρανζίστορ πεδίου αποτελούν μέρος των δομών CMOS, τα οποία είναι κατασκευασμένα από τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με κανάλια διαφορετικών τύπων αγωγιμότητας (p- και n-) και χρησιμοποιούνται ευρέως σε ψηφιακά και αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Λόγω του γεγονότος ότι τα τρανζίστορ πεδίου ελέγχονται από το πεδίο (η τάση που εφαρμόζεται στην πύλη) και όχι από το ρεύμα που διαρρέει τη βάση (όπως στα διπολικά τρανζίστορ), τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου καταναλώνουν σημαντικά λιγότερη ενέργεια, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε κυκλώματα συσκευών αναμονής και παρακολούθησης, καθώς και σε προγράμματα χαμηλής κατανάλωσης και εξοικονόμησης ενέργειας (εφαρμογή λειτουργιών ύπνου).

Εξαιρετικά παραδείγματα συσκευών που βασίζονται σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι ο καρπός ρολόι χαλαζίακαι τηλεχειριστήριο τηλεχειριστήριογια την τηλεόραση. Λόγω της χρήσης δομών CMOS, αυτές οι συσκευές μπορούν να λειτουργήσουν έως και αρκετά χρόνια επειδή δεν καταναλώνουν σχεδόν καθόλου ενέργεια.

Οι τομείς εφαρμογής των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου υψηλής ισχύος αναπτύσσονται με τεράστιο ρυθμό. Η εφαρμογή τους σε συσκευές εκπομπής ραδιοφώνουσας επιτρέπει να αποκτήσετε αυξημένη καθαρότητα του φάσματος των εκπεμπόμενων ραδιοσημάτων, να μειώσετε το επίπεδο παρεμβολών και να αυξήσετε την αξιοπιστία των ραδιοπομπών. ΣΕ ηλεκτρονικά ισχύοςβασικά τρανζίστορ υψηλής ισχύος πεδίου αντικαθιστούν και αντικαθιστούν με επιτυχία τα διπολικά τρανζίστορ υψηλής ισχύος. Στους μετατροπείς ισχύος, καθιστούν δυνατή την αύξηση της συχνότητας μετατροπής κατά 1-2 τάξεις μεγέθους και μειώνουν απότομα τις διαστάσεις και το βάρος των μετατροπέων ισχύος. Οι συσκευές υψηλής ισχύος χρησιμοποιούν διπολικά τρανζίστορ ελεγχόμενου πεδίου (IGBT) για την επιτυχή μετατόπιση των θυρίστορ. Σε ενισχυτές ισχύος συχνότητες ήχουΤα τρανζίστορ υψηλής ισχύος HiFi και HiEnd κλάσης υψηλής ισχύος αντικαθιστούν με επιτυχία τους ηλεκτρονικούς σωλήνες υψηλής ισχύος, καθώς έχουν χαμηλές μη γραμμικές και δυναμικές παραμορφώσεις.

Δείτε επίσης

Εδαφος διά παιγνίδι γκολφ

Σημειώσεις

Παθητική στερεά κατάσταση	Αντίσταση Μεταβλητή αντίσταση Trimmer resistor Varistor Capacitor Μεταβλητός πυκνωτής Trimmer πυκνωτής επαγωγέας Αντηχείο χαλαζία· Ασφάλεια · Αυτορυθμιζόμενη ασφάλειαΜετασχηματιστής
Ενεργή Στερεά Κατάσταση	Δίοδος· LED · Φωτοδίοδος · Λέιζερ ημιαγωγών · Δίοδος Schottky· Δίοδος Zener · Σταθεροποιητής · Varicap · Varicon · Γέφυρα διόδου · Δίοδος χιονοστιβάδας · Δίοδος σήραγγας · Δίοδος Gunn Τρανζίστορ · Διπολικό τρανζίστορ · Τρανζίστορ εφέ πεδίου · Τρανζίστορ CMOS · Τρανζίστορ Unjuunction· Φωτοτρανζίστορ · Σύνθετο τρανζίστορΒαλλιστικό τρανζίστορ Ολοκληρωμένο κύκλωμα · Ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα · Αναλογικό ολοκληρωμένο κύκλωμα Thyristor· Triac · Dynistor · Memristor
Παθητικό κενό	Baretter
Ενεργό κενό και εκκένωση αερίου

Ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι μια ηλεκτρική συσκευή ημιαγωγών της οποίας το ρεύμα εξόδου ελέγχεται από ένα πεδίο, και επομένως μια τάση, του ίδιου πρόσημου. Το σήμα διαμόρφωσης εφαρμόζεται στην πύλη και ρυθμίζει την αγωγιμότητα του καναλιού τύπου n ή p. Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, όπου το σήμα είναι μεταβλητής πολικότητας. Το δεύτερο σημάδι είναι ο σχηματισμός ρεύματος αποκλειστικά από τους κύριους φορείς (του ίδιου σημείου).

Ταξινόμηση τρανζίστορ φαινομένου πεδίου

Ας ξεκινήσουμε με την ταξινόμηση. Υπάρχουν πολλοί τύποι τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, το καθένα λειτουργεί σύμφωνα με έναν αλγόριθμο:

Εκτός γενική ταξινόμησηεφευρέθηκε ένα εξειδικευμένο που καθορίζει τις αρχές λειτουργίας. Υπάρχουν:

1. Τρανζίστορ εφέ πεδίου με έλεγχο p-n διασταύρωση.
2. Τρανζίστορ εφέ πεδίου με φράγμα Schottky.
3. Τρανζίστορ εφέ πεδίου με μόνωση πύλης:

• Με ενσωματωμένο κανάλι.
• Με επαγόμενο κανάλι.

Στη βιβλιογραφία, οι δομές ταξινομούνται περαιτέρω ως εξής: δεν είναι πρακτικό να χρησιμοποιείται ο χαρακτηρισμός MOS οι δομές οξειδίου θεωρούνται ειδική περίπτωση MOS (μέταλλο, διηλεκτρικό, ημιαγωγός). Το φράγμα Schottky (MeP) θα πρέπει να επισημανθεί ξεχωριστά, καθώς πρόκειται για διαφορετική δομή. Υπενθυμίζει τις ιδιότητες μιας διασταύρωσης p-n. Ας προσθέσουμε ότι, δομικά, το τρανζίστορ μπορεί να περιέχει ταυτόχρονα ένα διηλεκτρικό (νιτρίδιο πυριτίου) και ένα οξείδιο (τετρασθενές πυρίτιο), όπως συνέβη με το KP305. Τέτοιος τεχνικές λύσειςχρησιμοποιείται από ανθρώπους αναζητώντας μεθόδουςαποκτώντας μοναδικές ιδιότητες του προϊόντος, μειώνοντας το κόστος.

Μεταξύ των ξένων συντομογραφιών για τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, ο συνδυασμός FET διατηρείται, μερικές φορές υποδηλώνοντας τον τύπο ελέγχου - με μια διασταύρωση p-n. Στην τελευταία περίπτωση, θα συναντήσουμε και JFET. Συνώνυμες λέξεις. Στο εξωτερικό, συνηθίζεται να διαχωρίζονται τρανζίστορ πεδίου δράσης οξειδίων (MOSFET, MOS, MOST - συνώνυμα), νιτριδίου (MNS, MNSFET). Η παρουσία ενός φράγματος Schottky χαρακτηρίζεται από SBGT. Προφανώς, το υλικό είναι σημαντικό, η εγχώρια βιβλιογραφία σιωπά για τη σημασία του γεγονότος.

Τα ηλεκτρόδια των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου στα διαγράμματα χαρακτηρίζονται: D (αποχέτευση) - αποστράγγιση, S (πηγή) - πηγή, G (πύλη) - πύλη. Το υπόστρωμα συνήθως ονομάζεται υπόστρωμα.

Συσκευή τρανζίστορ εφέ πεδίου

Το ηλεκτρόδιο ελέγχου του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ονομάζεται πύλη. Το κανάλι σχηματίζεται από έναν ημιαγωγό αυθαίρετης αγωγιμότητας. Ανάλογα με την πολικότητα της τάσης ελέγχου, είναι θετική ή αρνητική. Το πεδίο του αντίστοιχου σημείου εκτοπίζει τους ελεύθερους φορείς έως ότου ο ισθμός κάτω από το ηλεκτρόδιο της πύλης αδειάσει εντελώς. Επιτυγχάνεται με την εφαρμογή ενός πεδίου είτε σε σύνδεση p-n είτε σε ομογενή ημιαγωγό. Το ρεύμα γίνεται ίσο με μηδέν. Έτσι λειτουργεί ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου.

Το ρεύμα ρέει από την πηγή στην αποχέτευση, οι αρχάριοι βασανίζονται παραδοσιακά από το ζήτημα της διάκρισης μεταξύ των δύο υποδεικνυόμενων ηλεκτροδίων. Δεν υπάρχει διαφορά προς ποια κατεύθυνση κινούνται τα φορτία. Το τρανζίστορ εφέ πεδίου είναι αναστρέψιμο. Η μονοπολικότητα των φορέων φόρτισης εξηγεί το χαμηλό επίπεδο θορύβου. Επομένως, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου κατέχουν κυρίαρχη θέση στην τεχνολογία.

Το βασικό χαρακτηριστικό των συσκευών είναι η μεγάλη σύνθετη αντίσταση εισόδου, ειδικά εναλλασσόμενο ρεύμα. Ένα προφανές γεγονός που προκύπτει από τον έλεγχο μιας αντίστροφης πολωμένης σύνδεσης p-n (διασταύρωση Schottky) ή τη χωρητικότητα ενός πυκνωτή διεργασίας στην περιοχή μιας μονωμένης πύλης.

Το υπόστρωμα είναι συχνά ένας ημιαγωγός χωρίς επικάλυψη. Για τρανζίστορ εφέ πεδίου με πύλη Schottky - αρσενίδιο γαλλίου. ΣΕ καθαρή μορφήένας καλός μονωτήρας, στον οποίο επιβάλλονται οι ακόλουθες απαιτήσεις ως μέρος του προϊόντος:

Είναι δύσκολο να δημιουργηθεί ένα στρώμα σημαντικού πάχους που να πληροί τη λίστα των συνθηκών. Επομένως, προστίθεται μια πέμπτη απαίτηση, η οποία συνίσταται στη δυνατότητα σταδιακής ανάπτυξης του υποστρώματος στο επιθυμητό μέγεθος.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου με έλεγχο p-n διασταύρωση και MeP

Σε αυτή την περίπτωση, ο τύπος αγωγιμότητας του υλικού της πύλης είναι διαφορετικός από αυτόν που χρησιμοποιείται από το κανάλι. Στην πράξη θα δείτε διάφορες βελτιώσεις. Το κλείστρο αποτελείται από πέντε περιοχές σε εσοχή στο κανάλι. Μια χαμηλότερη τάση μπορεί να ελέγξει τη ροή του ρεύματος. Σημαίνει αύξηση του κέρδους.

Διπολικό τρανζίστορ

Τα κυκλώματα χρησιμοποιούν αντίστροφη πόλωση της διασταύρωσης p-n, τόσο πιο στενό είναι το κανάλι για τη ροή του ρεύματος. Σε μια συγκεκριμένη τιμή τάσης το τρανζίστορ σβήνει. Η χρήση της προκατάληψης προς τα εμπρός είναι επικίνδυνη επειδή το ισχυρό κύκλωμα μετάδοσης κίνησης μπορεί να επηρεάσει το περίγραμμα της πύλης. Εάν η διασταύρωση είναι ανοιχτή, θα ρέει μεγάλο ρεύμα ή θα εφαρμοστεί υψηλή τάση. Κανονική λειτουργίαπαρέχεται σωστή επιλογήπολικότητα και άλλα χαρακτηριστικά της πηγής ισχύος, επιλέγοντας το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ.

Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται σκόπιμα ρεύματα προς τα εμπρός πύλης. Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτή η λειτουργία μπορεί να χρησιμοποιηθεί από εκείνα τα τρανζίστορ MOS όπου το υπόστρωμα σχηματίζει μια σύνδεση p-n με το κανάλι. Το φορτίο κινούμενης πηγής κατανέμεται μεταξύ της πύλης και της αποστράγγισης. Μπορείτε να βρείτε μια περιοχή όπου επιτυγχάνεται σημαντικό τρέχον κέρδος. Η λειτουργία ελέγχεται από το κλείστρο. Καθώς το ρεύμα iz αυξάνεται (έως 100 μA), οι παράμετροι του κυκλώματος επιδεινώνονται απότομα.

Μια παρόμοια σύνδεση χρησιμοποιείται από το λεγόμενο κύκλωμα ανιχνευτή συχνότητας πύλης. Ο σχεδιασμός εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες ανόρθωσης της διασταύρωσης p-n μεταξύ της πύλης και του καναλιού. Υπάρχει μικρή ή καθόλου προκατάληψη προς τα εμπρός. Η συσκευή εξακολουθεί να κινείται από ρεύμα πύλης. Στο κύκλωμα αποστράγγισης, επιτυγχάνεται σημαντική ενίσχυση σήματος. Η ανορθωμένη τάση για την πύλη είναι μια τάση μπλοκαρίσματος και ποικίλλει σύμφωνα με το νόμο εισόδου. Ταυτόχρονα με την ανίχνευση, επιτυγχάνεται ενίσχυση σήματος. Η τάση του κυκλώματος αποστράγγισης περιέχει τα εξαρτήματα:

• Σταθερό συστατικό. Δεν χρησιμοποιείται καθόλου.
• Σήμα με συχνότητα φορέα. Φυτεύεται στο έδαφος χρησιμοποιώντας δοχεία φίλτρου.
• Σήμα με τη συχνότητα του σήματος διαμόρφωσης. Έγινε επεξεργασία για εξαγωγή ενσωματωμένων πληροφοριών.

Το μειονέκτημα ενός ανιχνευτή συχνότητας πύλης θεωρείται ότι είναι μεγάλος συντελεστής μη γραμμική παραμόρφωση. Επιπλέον, τα αποτελέσματα είναι εξίσου άσχημα για αδύναμα (τετραγωνική εξάρτηση του χαρακτηριστικού λειτουργίας) και ισχυρά (είσοδος στη λειτουργία αποκοπής) σήματα. Κάπως καλύτερα αποδεικνύονται από έναν ανιχνευτή φάσης που βασίζεται σε ένα τρανζίστορ δύο πυλών. Ένα σήμα αναφοράς παρέχεται σε ένα ηλεκτρόδιο ελέγχου και ένα στοιχείο πληροφοριών σχηματίζεται στην αποστράγγιση, που ενισχύεται από ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Παρά το μεγάλο γραμμική παραμόρφωσητο αποτέλεσμα χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, σε επιλεκτικούς ενισχυτές ισχύος που εκπέμπουν ένα στενό φάσμα συχνοτήτων σε δόσεις. Οι αρμονικές είναι φιλτραρισμένες και δεν έχουν μεγάλο αντίκτυπο στην τελική ποιότητα του κυκλώματος.

Τα τρανζίστορ μεταλλικών ημιαγωγών (MeS) με φράγμα Schottky δεν διαφέρουν σχεδόν καθόλου από εκείνα με διασταύρωση p-n. Με τουλάχιστονόσον αφορά τις αρχές λειτουργίας. Αλλά χάρη στις ειδικές ιδιότητες της μετάβασης μετάλλου-ημιαγωγού, τα προϊόντα μπορούν να λειτουργήσουν αυξημένη συχνότητα(δεκάδες GHz, συχνότητες αποκοπής γύρω στα 100 GHz). Ταυτόχρονα, η δομή του MeP είναι ευκολότερο να εφαρμοστεί όταν πρόκειται για παραγωγή και τεχνολογικές διαδικασίες. Χαρακτηριστικά συχνότηταςκαθορίζεται από τον χρόνο φόρτισης της πύλης και την κινητικότητα του φορέα (για GaA πάνω από 10.000 τετραγωνικά cm/V s).

Τρανζίστορ MOS

Στις δομές MIS, η πύλη είναι αξιόπιστα απομονωμένη από το κανάλι και ο έλεγχος γίνεται εξ ολοκλήρου λόγω της επιρροής του πεδίου. Η μόνωση πραγματοποιείται με χρήση οξειδίου του πυριτίου ή νιτριδίου. Είναι αυτές οι επικαλύψεις που απλώνονται ευκολότερα στην επιφάνεια του κρυστάλλου. Είναι αξιοσημείωτο ότι σε αυτή την περίπτωση υπάρχουν και σύνδεσμοι μετάλλου-ημιαγωγού στις περιοχές πηγής και αποστράγγισης, όπως σε κάθε πολικό τρανζίστορ. Πολλοί συγγραφείς ξεχνούν αυτό το γεγονός ή το αναφέρουν εν παρόδω χρησιμοποιώντας τη μυστηριώδη φράση ωμικές επαφές.

Αυτή η ερώτηση τέθηκε στο θέμα σχετικά με τη δίοδο Schottky. Ένα φράγμα δεν εμφανίζεται πάντα στη διασταύρωση μετάλλου και ημιαγωγού. Σε ορισμένες περιπτώσεις η επαφή είναι ωμική. Αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα χαρακτηριστικά της τεχνολογικής επεξεργασίας και τις γεωμετρικές διαστάσεις. ΠροδιαγραφέςΟι πραγματικές συσκευές εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από διάφορα ελαττώματα του στρώματος οξειδίου (νιτριδίου). Εδώ είναι μερικά:

1. Η ατέλεια του κρυσταλλικού πλέγματος στην περιοχή της επιφάνειας οφείλεται σε σπασμένους δεσμούς στο όριο της αλλαγής των υλικών. Η επίδραση ασκείται τόσο από ελεύθερα άτομα του ημιαγωγού όσο και από ακαθαρσίες όπως το οξυγόνο, το οποίο υπάρχει σε κάθε περίπτωση. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιούνται μέθοδοι επιταξίας. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται επίπεδα ενέργειας που βρίσκονται βαθιά στο χάσμα ζώνης.
2. Στη διεπιφάνεια μεταξύ του οξειδίου και του ημιαγωγού (πάχος 3 nm), σχηματίζεται ένα πλεόνασμα φορτίου, η φύση του οποίου δεν έχει ακόμη εξηγηθεί. Προφανώς, οι θετικοί παράγοντες παίζουν ρόλο ελεύθερες θέσεις(τρύπες) ελαττωματικών ατόμων του ίδιου του ημιαγωγού και οξυγόνου.
3. Η μετατόπιση ιονισμένων ατόμων νατρίου, καλίου και άλλων αλκαλικών μετάλλων συμβαίνει σε χαμηλές τάσεις στο ηλεκτρόδιο. Αυτό αυξάνει το φορτίο που συσσωρεύεται στα όρια του στρώματος. Για να αποκλειστεί αυτό το αποτέλεσμα, χρησιμοποιείται οξείδιο του φωσφόρου (ανυδρίτης) στο οξείδιο του πυριτίου.

Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας ενός τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι n-τύπος.

Με σταδιακή αύξηση της τάσης θετική σε σχέση με την πηγή
Και
σχηματίζεται ένα θετικό φορτίο στην πύλη και στο στρώμα πλησίον της επιφάνειας του ημιαγωγού, σχηματίζεται πρώτα ένα στρώμα που εξαντλείται από τους κύριους φορείς του υποστρώματος (σε αυτή την περίπτωση, οπές).

Με περαιτέρω ανάπτυξη
ελεύθερα ηλεκτρόνια σελ- τα υποστρώματα ημιαγωγών (εγγενή, όχι ακαθαρσίες) μετακινούνται στην περιοχή κοντά στην επιφάνεια κάτω από την πύλη και σχηματίζουν ένα επαγόμενο (επαγόμενο από το πεδίο) αντίστροφο (με αναστροφή σε σχέση με σελ-υποστρώματος αγωγιμότητα ημιαγωγού) στρώμα, το οποίο αντιπροσωπεύει το κανάλι n-πληκτρολογήστε μεταξύ πηγής και αποστράγγισης (Εικ. 10.18).

Δυναμικό
, στο οποίο εμφανίζεται ένα κανάλι ονομάζεται κατώφλι
. Το κανάλι διαχωρίζεται από το υπόστρωμα με αρνητικά ιόντα δέκτη, δηλ. στρώμα εξαντλημένο από φορέα φόρτισης. Στο
το επιφανειακό στρώμα εμπλουτίζεται με ηλεκτρόνια και η αντίσταση του καναλιού μειώνεται. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ MOS ονομάζεται τρόπος εμπλουτισμού. Στα τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι, υπάρχει μόνο ένας τρόπος εμπλουτισμού.

Αν
και τάσης
, τότε όταν το ρεύμα αποστράγγισης ρέει μέσα από το κανάλι μοτίβο ισοδυναμικού πεδίου που φαίνεται στο Σχ. 10.18, παραβ. Το επιφανειακό δυναμικό υπό την επίδραση του ρεύματος αποστράγγισης αυξάνεται προς την κατεύθυνση από την πηγή προς την αποχέτευση και η διαφορά δυναμικού μεταξύ της πύλης και της επιφάνειας μειώνεται, γεγονός που περιορίζει τελικά το κανάλι. Όσο αυξάνεται η τάση
ρεύμα αποστράγγισης αυξάνεται επίσης με σταδιακή επιβράδυνση του ρυθμού ανάπτυξης. Όταν η τάση πέφτει στην αντίσταση όγκου του καναλιού από το ρεύμα αποστράγγισης που ρέει αντισταθμίζει την υπερβολική τάση
πάνω από το κατώφλι, η τάση μεταξύ της αποστράγγισης και της πύλης θα γίνει ίση
και στην αποχέτευση, το στρώμα εξάντλησης θα κλείσει με την επιφάνεια του ημιαγωγού, αποτρέποντας την περαιτέρω ανάπτυξη του ρεύματος αποστράγγισης (Εικ. 10.19).

Αυτό ονομάζεται κορεσμός ρεύματος αποστράγγισης. Δυναμικό
, στο οποίο κορεσθεί το ρεύμα αποστράγγισης , ονομάζεται τάση κορεσμού
.

Με περαιτέρω αύξηση της τάσης
υπερ
ρεύμα αποστράγγισης αυξάνεται ελαφρώς μόνο λόγω μείωσης του μήκους του καναλιού και, κατά συνέπεια, μείωσης της αντίστασης του καναλιού (Εικ. 10.20).

Το φαινόμενο της μεταφοράς φορέων φορτίου (σε αυτή την περίπτωση ηλεκτρονίων) από το κανάλι μέσω της περιοχής εξάντλησης προς την αποχέτευση είναι παρόμοιο με τη μεταφορά φορτίων από τη βάση στον συλλέκτη ενός διπολικού τρανζίστορ μέσω της αντίστροφης πόλωσης pn-μετάβαση υπό την επίδραση του πεδίου της. Όλες οι αυξήσεις τάσης
υπερ
εφαρμόζονται κυρίως στην περιοχή εξάντλησης υψηλής αντίστασης που βρίσκεται στην αποχέτευση, με αποτέλεσμα το ρεύμα αποστράγγισης σχεδόν καμία αύξηση.

Δυναμικό
εξαρτάται σημαντικά από την τάση στο υπόστρωμα, καθώς καθώς αυξάνεται, αυξάνεται και η περιοχή που εξαντλείται από φορτία. Συνήθως σε δομές MIS με n-Το κανάλι παρέχει το πιο αρνητικό δυναμικό του κυκλώματος στο υπόστρωμα έτσι ώστε η μετάβαση πηγή-υπόστρωμα να είναι πάντα κλειστή. Η επίδραση της τάσης συνεχούς ρεύματος μεταξύ της πηγής και του υποστρώματος μπορεί να ληφθεί υπόψη συμπεριλαμβάνοντάς την με έναν ορισμένο συντελεστή στην έκφραση για
.

Στο Σχ. 10.17 – 10.20 σχεδιάστηκαν σαφή όρια μεταξύ των περιοχών φόρτισης της δομής MIS. Στην πραγματικότητα, η αλλαγή στις συγκεντρώσεις φορτίου είναι ομαλή και δεν υπάρχουν σαφώς καθορισμένα όρια μεταξύ των περιοχών φορτίου.

Σε υψηλές τάσεις αποστράγγισης
μπορεί να συμβεί βλάβη του τρανζίστορ MOS και μπορεί να υπάρχουν δύο τύποι βλάβης: βλάβη pn- διασταύρωση κάτω από την αποχέτευση και βλάβη του διηλεκτρικού κάτω από την πύλη. Ανάλυση pn-Η μετάβαση έχει συνήθως χαρακτήρα χιονοστιβάδας, αφού τα τρανζίστορ MOS κατασκευάζονται συνήθως με βάση το πυρίτιο. Ταυτόχρονα, η τάση διάσπασης
μπορεί να επηρεαστεί από την τάση στην πύλη: αφού δυναμικά ίδιας πολικότητας εφαρμόζονται στην αποστράγγιση και την πύλη ενός τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι, τότε με την αύξηση της τάσης στην πύλη θα αυξηθεί
. Η διηλεκτρική διάσπαση κάτω από την πύλη μπορεί να συμβεί σε μια τάση πύλης μόνο μερικών δεκάδων βολτ, καθώς το πάχος του στρώματος διοξειδίου του πυριτίου είναι περίπου 0,1 μικρά. Η διάσπαση είναι συνήθως θερμικής φύσης. Αυτός ο τύπος βλάβης μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης στατικών φορτίων, καθώς η αντίσταση εισόδου των τρανζίστορ MOS είναι υψηλή. Για να εξαλειφθεί η πιθανότητα αυτού του τύπου βλάβης, η είσοδος του τρανζίστορ MOS προστατεύεται συχνά με μια δίοδο zener, η οποία περιορίζει την τάση στην πύλη.

Οικογένεια στατικών χαρακτηριστικών
στο
Ένα τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι, κατασκευασμένο σύμφωνα με τα παραπάνω, φαίνεται στο Σχ. 10.21.

μια περιοχή απότομης αλλαγής του ρεύματος και μια περιοχή όπου η αλλαγή στο ρεύμα είναι μικρή.

Μια παράμετρος της οικογένειας των χαρακτηριστικών εξόδου ενός διπολικού τρανζίστορ είναι το ρεύμα βάσης - η συσκευή ελέγχεται από ρεύμα. για ένα τρανζίστορ MOS με επαγόμενο κανάλι, η παράμετρος της οικογένειας χαρακτηριστικών εξόδου είναι η τάση πύλης
- η συσκευή ελέγχεται από την τάση. Με αυξανόμενη τάση
Η αντίσταση του καναλιού μειώνεται και το ρεύμα αποστράγγισης αυξάνεται - το χαρακτηριστικό πηγαίνει ψηλότερα. Τα χαρακτηριστικά I-V εξόδου του τρανζίστορ MOS φεύγουν από την αρχή, ενώ τα χαρακτηριστικά εξόδου I-V του διπολικού τρανζίστορ μπορούν να μετατοπιστούν κατά μήκος του άξονα τάσης.

Στο γράφημα της οικογένειας
στο
MIS - τρανζίστορ με επαγόμενο κανάλι (Εικ. 10.21) διακρίνονται τρεις κύριες περιοχές εργασίας:

1 – Περιοχή αποκοπής ρεύματος εξόδου: τρανζίστορ κλειστό (
), και ένα μικρό ρεύμα ρέει στο κύκλωμα αποστράγγισης λόγω διαρροής και αντίστροφου ρεύματος της διασταύρωσης αποστράγγισης (10 -6 A)4

2 – ενεργή περιοχή (επίπεδο τμήμα των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης εξόδου, για την οποία
Και
) – η περιοχή όπου το ρεύμα εξόδου παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη με την ανάπτυξη
;

3 – περιοχή ανοιχτής κατάστασης (απότομο τμήμα του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης εξόδου): ρεύμα σε αυτόν τον τομέα λειτουργίας ρυθμίζεται από ένα εξωτερικό κύκλωμα.

Έτσι, στην περιοχή 1 το σημείο λειτουργίας βρίσκεται εάν το τρανζίστορ MOS είναι κλειδωμένο, στην περιοχή 3 - εάν είναι ανοιχτό. αυτές οι περιοχές αντιστοιχούν στις στατικές καταστάσεις του τρανζίστορ MOS στον τρόπο λειτουργίας κλειδιού. Η ενεργή περιοχή (περιοχή 2) για τη λειτουργία μεταγωγής του τρανζίστορ MOS είναι η περιοχή της δυναμικής κατάστασης: σε αυτήν την περιοχή το σημείο λειτουργίας βρίσκεται για λίγο κατά τη διαδικασία μετάβασης από τη μια στατική κατάσταση στην άλλη (από κλειστή σε ανοιχτή και αντίστροφα ).

Στην ενεργή περιοχή, το σημείο λειτουργίας βρίσκεται όταν το τρανζίστορ MOS λειτουργεί σε λειτουργία ενίσχυσης, όταν διατηρείται μια γραμμική σχέση μεταξύ των σημάτων εισόδου και εξόδου.

Στην περιοχή 4 υπάρχουν αρκετά υψηλές τάσεις
συμβαίνουν φαινόμενα πριν από τη διάσπαση, και στη συνέχεια βλάβη, που συνοδεύεται από απότομη αύξηση του ρεύματος . Η περιοχή διάσπασης καθορίζει την επιλογή των μέγιστων επιτρεπόμενων τάσεων.

Η φύση των χαρακτηριστικών στατικής μετάδοσης
στο
είναι σαφές από την αρχή λειτουργίας ενός τρανζίστορ MOS επαγόμενου καναλιού. Χαρακτηριστικά για διαφορετικές τάσεις
αφήστε το σημείο στον άξονα x που αντιστοιχεί
.(Εικ. 10.22).

Ενδιαφέρουσα και σημαντική από την άποψη της χρήσης τρανζίστορ MOS είναι η αλλαγή θερμοκρασίας στα στατικά χαρακτηριστικά της μετάδοσης. Αυτές οι αλλαγές προκαλούνται από διάφορες φυσικές διεργασίες, οι οποίες οδηγούν στο γεγονός ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας η τάση κατωφλίου
μειώνεται.

να είναι αρνητικό και θετικό, καθώς και μηδέν σε ένα ορισμένο σημείο λειτουργίας των στατικών χαρακτηριστικών.

Τυπικά, το αποτέλεσμα αντιστάθμισης θερμοκρασίας επιτυγχάνεται σε τάσεις πύλης ελαφρώς υψηλότερες από
. Επιπλέον, πρέπει επίσης να λάβει κανείς υπόψη ότι η απότομη Τα χαρακτηριστικά μετάδοσης, τα οποία καθορίζουν τις ιδιότητες ενίσχυσης του τρανζίστορ MOS, αλλάζουν με τη θερμοκρασία ακόμη και σε σταθερό σταθερό ρεύμα αποστράγγισης.

Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας ενός τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι n-τύπος (Εικ. 10.24).

Η διαμόρφωση της αντίστασης του αγώγιμου καναλιού μπορεί να συμβεί όταν η τάση της πύλης αλλάζει, τόσο θετική όσο και αρνητική πολικότητα. Σε τάσεις
Και
μέσω του καναλιού n-είδος ρεύματος που ρέει. Αν
, τότε η πύλη φορτίζεται αρνητικά και στο επιφανειακό στρώμα που βρίσκεται κάτω από αυτήν, λόγω της απομάκρυνσης ελεύθερων ηλεκτρονίων από αυτήν, εμφανίζεται ένα θετικό φορτίο ιόντων. Ένα στρώμα που δεν περιέχει κύριους φορείς αυξάνει την αντίσταση του καναλιού. Φτάνοντας
το στρώμα εξάντλησης μπλοκάρει το κανάλι και δεν ρέει ρεύμα μέσα από αυτό. Υπάρχει μια λειτουργία αποκοπής. Στο
το κανάλι εμπλουτίζεται με φορείς φορτίου (σε αυτή την περίπτωση, ηλεκτρόνια), η αντίστασή του μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος αποστράγγισης.

Έτσι, ένα τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι μπορεί να λειτουργήσει τόσο στη λειτουργία εμπλουτισμού όσο και στη λειτουργία εξάντλησης του καναλιού από φορείς φόρτισης.

Οικογένεια στατικών χαρακτηριστικών εξόδου και χαρακτηριστικών στατικής μετάδοσης τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένο κανάλι n-ο τύπος φαίνεται στο Σχ. 10.25.

στατικά χαρακτηριστικά εξόδου	χαρακτηριστικό μετάδοσης