Полевые транзисторы с изолированным затвором

Следующий из рассматриваемых видов полевых транзисторов — транзисторы с изолированным затвором (МОП- или МДП-транзисторы) (Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor — MOSFET). Как видно из названия, в таких транзисторах область затвора не имеет непосредственного электрического контакта с основной полупроводниковой структурой, в которой расположен канал протекания потока зарядов. Сам затвор выполняется из металла и его воздействие на канал обусловлено только возможностью создания в полупроводнике некоторых электрических полей, образуемых вблизи затвора при приложении к нему внешних напряжений. Учитывая специфику конструкции затвора, такие транзисторы часто называют МДП- (металл—диэлектрик—полупроводник) или МОП- (металл—окисел—полупроводник) транзисторами. Но не только вид затвора отличает МДП-транзисторы от полевых транзисторов с управляющими переходами. Дело в том, что в МДП-транзисторах нет четкой монолитной полупроводниковой структуры с одним типом проводимости, которая играла бы роль канала для протекания потока зарядов так же, как это происходит в полевых транзисторах с управляющим переходом. Здесь канал как бы спрятан внутри области полупроводника (подложки) с типом проводимости, противоположным тому, который необходим для протекания потока соответствующих данному транзистору зарядов (для \(n\)-канального транзистора это электроны, для \(p\)-канального — дырки). Возникновение такого потока по-прежнему обусловлено наличием некоторого внешнего потенциала, прикладываемого к областям стока и истока, но вторым условием является наличие в структуре самого канала — пути, по которому возможно протекание данного потока. МДП-транзисторы различаются по способу формирования этого канала.

Существуют:

• МДП-транзисторы с индуцированным каналом (рис. 2-1.2) — канал образуется в результате внешних электрических воздействий;
• МДП-транзисторы со встроенным каналом (рис. 2-1.3) — канал выполнен путем физического внедрения между стоком и истоком области с соответствующей электропроводностью.

Рис. 2-1.2. Плоская одномерная модель МДП-транзистора с индуцированным каналом (а) и его схематические обозначения (б)

Рис. 2-1.3. Плоская одномерная модель МДП-транзистора со встроенным каналом (а) и его схематические обозначения (б)

Учитывая некоторые технологические особенности, первые иногда называют МДП-транзисторами обогащенного типа, а вторые — обедненного типа. Промышленностью также выпускаются МДП-транзисторы с двумя затворами. В них может быть либо один, либо два соединяемых последовательно канала, каждый из которых управляется отдельным затвором.

Несмотря на конструктивные отличия, для МДП-транзисторов сохраняется вся та же терминология, которая была описана для полевых транзисторов с управляющими переходами. Схемные обозначения различных видов полевых транзисторов показаны на рис. 2-1.2,б, 2-1.3,б, 2-1.4. Некоторая особенность МДП-транзисторов заключается в наличии самостоятельной области подложки. Иногда вывод от этой области выполняется отдельно (рис. 2-1.4), что позволяет управлять через него некоторыми характеристиками прибора, но гораздо чаще он соединяется с истоком внутри корпуса транзистора. Это приводит к тому, что между выводами истока и стока как бы возникает диод, образованный \(p\)-\(n\)-переходом между подложкой и стоком. Часто такой диод изображают и на схемном обозначении транзистора, как показано на рис. 2-1.4.

Рис. 2-1.4. Некоторые дополнительные варианты схематического обозначения МДП-транзисторов

Важным свойством полевых транзисторов (и особенно, МДП-транзисторов) является их повышенная чувствительность к статическому электричеству. Так что при обращении с этими приборами часто требуются особые меры предосторожности (заземление оборудования и тела оператора, закорачивание выводов до момента окончания пайки и т.п.).