Польовий транзистор
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Польовий транзистор

Польовий транзистор , канальний транзистор, напівпровідниковий прилад, в якому струм змінюється в результаті дії перпендикулярного струму електричного поля, що створюється вхідним сигналом. Протікання в П. т. робочого струму обумовлене носіями заряду лише одного знаку (електронами або дірками), тому такі прилади називаються уніполярними (на відміну від біполярних). По фізичній структурі і механізму роботи П. т. умовно ділять на 2 групи. Першу утворюють П. т. з керівником р—n -переходом (див. Електронно-дірковий перехід ) або переходом метал — напівпровідник (т.з. бар'єром Шотки, див.(дивися) Шотки ефект ) , другу — П. т. з управлінням за допомогою ізольованого електроду (затвора), т.з. транзистори МДП (метал — діелектрик — напівпровідник). У останніх як діелектрик використовують оксид кремнію (МОН-ТРАНЗИСТОР) або шаруваті структури, наприклад Sio 2 — Al 2 O 3 (МАОП-транзістор), Sio 2 — Si 3 N 4 (МНОП-транзістор) і ін. До П. т. з ізольованим затвором відносять також П. т. з т.з. плаваючим затвором і П. т. з накопиченням заряду в ізольованому затворі (їх застосовують як елементи електронної пам'яті). У П. т. в якості напівпровідника використовують в основному Si і Gaas, як метали, створюючі перехід, — Al, Мо, Au. П. т. створено в 50—70-і рр. 20 ст на основі робіт американських учених В. Шоклі, С. Міда, Д. Канга, М. Аталли і ін.

загрузка...

  В П. т. 1-ої групи ( мал. , а і б) електродом (затвором), що управляє, служить напівпровідниковий або металевий електрод, створюючий з напівпровідником канальної області р—n -переход або перехід метал, — напівпровідник. На затвор подається напруга, що зменшує струм, який протікає від витоку до стоку: при збільшенні цієї напруги область просторового заряду переходу (збіднена носіями заряду) поширюється в канальну область і зменшує провідний перетин каналу. При деякому значенні напруги затвора, т.з. напрузі відсічення U від , струм в приладі припиняється.

  В П. т. з ізольованим затвором ( мал. , би) металевий електрод, що управляє, відокремлений від канальної області тонким шаром діелектрика (0,05—0,20 мкм ) . Канал може бути або утворений технологічним способом (вбудований канал), або створений напругою, що подається на затвор в робочому режимі (індукований канал). Залежно від цього прилад має передавальну характеристику відповідно вигляду I або II (див. мал. , в) .

  П. т. широко застосовують в електронній апаратурі для посилення електричних сигналів по потужності і напрузі. П. т. — твердотілі аналоги електронних ламп, вони характеризуються аналогічною системою параметрів — крутістю характеристики (0,1—400 ма/в ) , напругою відсічення (0,5—20 в ) , вхідним опором по постійному струму (10 11 —10 16 ом ) і т.д.

  П. т. з керівником р—n -переходом володіють найбільш низьким серед напівпровідникових приладів рівнем шумів (що є в основному тепловими шумами) в широкому діапазоні частот — від інфранізких до СВЧ(надвисокі частоти) (коефіцієнт шуму кращих П. т. < 0,1 дб на частоті 10 гц і ~ 2 дб на частоті 400 Мгц ) . Потужність розсіяння П. т. такого типа може досягати декількох десятків Вт. Їх основний недолік — відносно висока прохідна ємкість, що вимагає нейтралізації її при великому посиленні. У П. т. з переходом метал — напівпровідник досягнуті найбільш високі робочі частоти (максимальна частота посилення по потужності кращих П. т. на арсеніді галію > 40 Ггц ) . П. т. з ізольованим затвором володіють високим вхідним опором по постійному струму (до 10 16 ом що на 2—3 порядки вище, ніж в ін. П. т., і порівнянно з вхідним опором кращих ламп електрометрій ) . В області СВЧ(надвисокі частоти) посилення і рівень шумів в цих П. т. такі ж, як і в біполярних транзисторів (гранична частота посилення по потужності близько 10 Ггц, коефіцієнт шуму на частоті 2 Ггц близько 3,5 дб і динамічний діапазон > 100 дб ), проте вони перевершують останні по параметрах вибірковості і перешкодостійкості (завдяки строгій квадратичності передавальної характеристики). Відносна простота виготовлення (по планарной технології ) і схемні особливості побудови дозволили використовувати їх у великих інтегральних схемах (БІС) пристроїв обчислювальної техніки (наприклад, створені БІС, що містять > 10 тис. МДП-транзісторів в одному кристалі).

  Літ.: Малін Би. Ст, Сонін М. С., Параметри і властивості польових транзисторів, М., 1967; Польові транзистори, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1971; Зі С. М., Фізика напівпровідникових приладів, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1973.

  Ст До. Невежін, О. Ст Сомів.

Схематичне зображення польових транзисторів з р-n-переходом (а), що управляє, з переходом, що управляє, метал — напівпровідник (б), з ізольованим затвором (в) і їх перехідні характеристики: 1 — затвор; 2 — область каналу; 3 — область просторового заряду; 4 — витік; 5 — стік; 6 — діелектрик; 7 — напівпровідник з провідністю р-тіпа; 8 — напівпровідник з провідністю n-тіпа; I з — струм стоку; E з — постійна напруга джерела струму в ланцюзі стоку; U 3 — напруга затвора; U про т — напруга відсічення; e з — напруга підсилюваного сигналу; Е з — напруга початкового зсуву робочої крапки; R н — опір навантаження; зачорнені області металевих покриттів; стрілками (у канальної області) показаний напрям руху електронів.