Принцип действия полевого транзистора - реферат

В последние годы огромное место в электронике заняли приборы,

использующие явления в приповерхностном слое полупроводника. Главным

элементом таких устройств является структура

Металл-Диэллектрик-Полупроводник /МДП/. В качестве диэллектрической

прослойки меж металлом и полупроводником нередко употребляют слой

оксида, к примеру диоксид кремния. Такие структуры носят заглавие

МОП-структур. Железный электрод обычно наносят на диэллектрик

вакуумным распылением Принцип действия полевого транзистора - реферат. Этот электрод именуется затвором.

Если на затвор подать некое напряжение смещения относительно

полупроводника , то у поверхности полупроводника появляется область

большого заряда, символ которой противоположен знаку заряда на затворе.

В этой области концентрация носителей тока может значительно

отличаться от их большой концентрации.

Заряжение приповерхностной области полупроводника приводит к

возникновению разности потенциалов меж нею и объемом Принцип действия полевого транзистора - реферат полупроводника и,

как следует, к искривлению энергетических зон. При отрицательном

заряде на затворе, энерго зоны изгибаются ввысь, потому что при

перемещении электрона из объема на поверхность его энергия

возрастает. Если затвор заряжен положительно то зоны изгибаются

вниз.

Hа рисунке 1 показана зон-

ная структура n-полупроводни-

ка при отрицательном заряде на

затворе и приведены Принцип действия полевого транзистора - реферат обозначе-

ния главных величин, характе-

ризующих поверхность; -раз-

ность потенциалов меж повер-

хностью и объемом полупровод-

ника; - -изгиб зон у повер-

хности; ................. -се-

редина нелегальной зоны. Из

рисунка 2 видно, что в объеме

полупроводника расстояние от

дна зоны проводимости до уров-

ня Ферми меньше расстояния от

уровня Ферми до потолка вален-

тной зоны. Потому равновес-

ная Принцип действия полевого транзистора - реферат концентрация электронов

больше концентрации дырок: как

и должно быть у n-полупровод-

ников. В поверхностном слое

большого заряда происходит

искревление зон и расстояния

от дна зоны проводимости до

уровня Ферми по мере перемеще-

ния к поверхности безпрерывно

возрастает, а расстояние до

уровня Ферми до потолка вален-

тной зоны безпрерывно

миниатюризируется. В сечении АА эти

расстояния становятся одинако-

выми (..................) и

полупроводник становится Принцип действия полевого транзистора - реферат соб-

ственным: n=p=n. Правее сече-

ния АА ............. , в сед-

ствии чего p>n и полупровод-

ник становится полупроводни-

ком р-типа. У поверхности об-

разуется в данном случае повер-

хностный p-n переход.

Нередко извив зон у поверх-

ности выражают в единицах kT

и обозначают Ys. Тогда Принцип действия полевого транзистора - реферат ....................... .

При формировании приповерхностной области полупроводника могут

повстречаться три принципиальных варианта: обеднение, инверсия и обогащение этой

области носителями заряда. Эти случаи для полупроводников n- и p-типа

представлены на рис. 3.

Обедненная область возникает в этом случае, когда заряд затвора

по знаку совпадает со знаком главных носителей тока (рис.3 а,г). Выз-

ванный таким Принцип действия полевого транзистора - реферат зарядом извив зон приводит к повышению расстояния от

уровня Ферми до дна зоны проводимости в полупроводнике n-типа и до

верхушки валентной зоны в полупроводнике p-типа. Повышение этого рас-

стояния сопровождается обеднением приповерхностной области основными

носителями. При высочайшей плотности заряда затвора, символ которого совпа-

дает со знаком заряда главных носителей, по мере Принцип действия полевого транзистора - реферат приближения к повер-

хности расстояние от уровня Ферми до потолка валентной зоны в полупро-

воднике n-типа оказывается меньше расстояния до дна зоны проводимости.

Вследствии этого, концентрация неосновных носителей заряда /дырок/ у

поверхности полупроводника становится выше концентрации главных носи-

телей и тип проводимости этой области меняется, хотя и электронов и

дырок тут Принцип действия полевого транзистора - реферат не достаточно, практически как в своем полупроводнике. У самой по-

верхности, но, неосновных носителей может быть столько же либо да-

же больше, чем главных в объеме полупроводника. Такие отлично проводя-

щие слои у поверхности с типом проводимости, обратным объемно-

му, именуют инверсионными (рис.3 б,д). К инверсионному слою вглубь Принцип действия полевого транзистора - реферат от

поверхности примыкает слой обеднения.

Если символ заряда затвора противоположен знаку заряда главных но-

сителей тока в полупроводнике, то под его воздействием происходит притяже-

ние к поверхности главных носителей и обогащение ими приповерхностно-

го слоя. Такие слои именуются обогащенными (рис. 4 в,е).

При слабеньком обогащении либо обеднении приповерхностной области Принцип действия полевого транзистора - реферат по-

лупроводника ее размер определяется так именуемой дебаевской длинноватой

экранирования:

где: .......-диэлектрическая проницаемость полупроводника; ......

-концентрация главных носителей тока в нем.

а протяжении слоя ...... напряженность электронного поля, по-

тенциал и изменение концентрации носителей тока относительно объема

полупроводника миниатюризируется в ..... раз по сопоставлению с их значениями на

поверхности.

В случае сильного обеднения толщину обедненного слоя Принцип действия полевого транзистора - реферат можно рассчи-

тать по формуле для обедненного слоя в барьере Шотки, заменив в ней

... на ... .

Более трудно высчитать структуру приповерхностного

слоя с инверсионной областью.

В интегральной электронике МДП-структуры обширно употребляются для

сотворения транзисторов и на их базе разных интегральных микроcхем.

На рис. 4 схематически показана структура МДП-транзистора с изолиро-

ванным Принцип действия полевого транзистора - реферат затвором. Транзистор состоит из кристалла кремния /к примеру

n-типа/, у поверхности которого диффузией /либо ионной имплантацией/ в

окна в оксиде формируются р-области, как показано на рис. 4 а. Одну из

этих областей именуют истоком, другую - стоком. Сверху на их нано-

сят омические контакты. Просвет меж областями покрывают пленкой

металла, изолированной Принцип действия полевого транзистора - реферат от поверхности кристалла слоем оксида. Этот

электрод транзистора именуют затвором. Hа границе меж р- и п-облас-

тями появляются два р-п-перехода - истоковый и стоковый, которые на ри-

сунке 4 а. показаны штриховкой.

Hа рис. 4 б приведена схема включения транзистора в цепь: к исто-

ку подсоединяют плюс, к стоку - минус источника Принцип действия полевого транзистора - реферат напряжения .... , к

затвору - минус источника .... . Для простоты рассмотрения будем счи-

тать, что контактная разность потенциалов, заряд в оксиде и поверхнос-

тные состояния отсутствуют. Тогда характеристики поверхностной области, в

отсутствие напряжения на затворе, ничем не отличаются от параметров по-

лупроводников в объеме. Сопротивление меж стоком и истоком очень ве-

лико, потому что Принцип действия полевого транзистора - реферат стоковый р-п-переход оказывается под оборотным смещением.

Подача на затвор отрицательного смещения поначалу приводит к образова-

нию под затвором обедненной области, а при неком напряжении .....

именуемом пороговым, - к образованию инверсионной области, соединяю-

щей р-области истока и стока проводящим каналом. При напряжениях на

затворе выше ...... канал становится обширнее, а сопротивление Принцип действия полевого транзистора - реферат сток-исток

- меньше. Рассматриваемая структура является, таким макаром,

УПРАВЛЯЕМЫМ РЕЗИСТОРОМ.

Но сопротивление канала определяется только напряжением на

затворе только при маленьких напряжениях на стоке. С повышением .....

носители из канала уходят в стоковую область, обедненный слой у стоко-

вого n-p-перехода расширяется и канал сужается (рис. 4,в). Зависи-

мость тока ..... от Принцип действия полевого транзистора - реферат напряжения на стоке ....... становится нелинейной.

При сужении канала число свободных носителей тока под затвором

миниатюризируется по мере приближения к стоку. Чтоб ток в канале был одним

и этим же в любом его сечении, электронное поле повдоль канала должно

быть, в таком случае, неоднородным, его напряженность должна расти по

мере приближения к стоку Принцип действия полевого транзистора - реферат. Не считая того, появление градиента концен-

трации свободных носителей тока повдоль канала приводит к появлению

диффузионной составляющие плотности тока.

При неком напряжении на стоке ........ канал у стока перекры-

вается, при еще большем смещении канал укорачивается к истоку (рис.

4,г). Перекрытие канала но не приводит к исчезновению тока стока,

так как Принцип действия полевого транзистора - реферат в обедненном слое, перекрывшем канал, электронное поле тя-

нет дырки повдоль поверхности. Когда носители тока из канала вследствии

диффузии попадают в эту область, они подхватываются полем и перебрасы-

ваются к стоку. Таким макаром, по мере роста напряжения на стоке

чисто дрейфовый механизм движения носителей тока повдоль канала сменяет-

ся диффузионно Принцип действия полевого транзистора - реферат-дрейфовым.

Механизм протекания тока в МДП-транзисторе при сомкнутом канале

имеет некие общие черты с протеканием тока в обратно-смещенном

n-p-переходе. Напомним, что в n-p-переходе неосновные носители тока

попадают в область пространственного заряда перехода вследствие диффу-

зии и потом подхватываются его полем.

Как демонстрируют теория и опыт, после перекрытия канала ток

стока Принцип действия полевого транзистора - реферат ....... фактически насыщается (рис. 5). Значение тока насыще-

ния находится в зависимости от напряжения на затворе .....: чем выше ..... , тем обширнее

канал и тем больше ток насыщения (на рисунке ......................).

Это приемлимо транзисторный эффект - напряжением на затворе (во входной

цепи) можно управлять током стока (током в выходной цепи). Характер-

ной особенностью МДП Принцип действия полевого транзистора - реферат-транзисторов будет то, что его входом служит

конденсатор, образованный железным затвором, изолированным от по-

лупроводника. Ток утечки затвора обычных МДП-транзисторов составляют

........А и могут быть уменьшены до ......А. В рассматриваемом тран-

зисторе употребляется эффект поля, потому такие транзисторы называют-

ся ПОЛЕВЫМИ. В отличии от транзисторов типа p-n-p либо n-p Принцип действия полевого транзистора - реферат-n, в кото-

рых происходит инжекция неосновных носителей тока в базисную область, в

полевых транзисторах ток переносится только основными носителями. Поэ-

тому такие транзисторы именуются также УНИПОЛЯРНЫМИ.

На границе раздела полупроводник - диэллектрик в нелегальной зо-

не полупроводника есть энерго состояния, именуемые по-

верхностными либо, поточнее, состояниями граници раздела (рис. 6). Волно-

вые Принцип действия полевого транзистора - реферат функции электронов в этих состояниях локализованы поблизости повер-

хности раздела в областях порядка неизменной решетки. Причина возник-

новения рассматриваемых состояний состоит в неидеальности граници раз-

дела полупроводник - диэллектрик (оксид). На реальных границах разде-

ла всегда имеется некое количество оборванных связей и нарушается

стехиометрия состава оксидной пленки диэллектрика. Плотность и Принцип действия полевого транзистора - реферат харак-

тер состояний граници раздела значительно зависят от технологии созда-

ния диэллектрической пленки.

Наличие поверхностных состояний на границе раздела полупроводник

- диэллектрик негативно сказывается на параметрах МДП-транзистора,

потому что часть заряда, наведенного под затвором в полупроводнике, зах-

ватывается на эти состояния. Фуррор в разработке полевых транзисторов

рассматриваемого типа был достигнут после отработки Принцип действия полевого транзистора - реферат технологии созда-

ния пленки ....... на поверхности кремния с малой плотностью состоя-

ний границы раздела .......... .

В самом оксиде кремния всегда существует положительный "встроен-

ный" заряд, природа которого до сего времени до конца не выяснена. Значе-

ние этого заряда находится в зависимости от технологии производства оксида и нередко

оказывается так огромным, что Принцип действия полевого транзистора - реферат если в качестве подложки ис-

пользуется кремний р-типа проводимости, то у его поверхности образует-

ся инверсионный слой уже при нулевом смещении на затворе. Такие тран-

зисторы именуются транзисторами со Интегрированным КАНАЛОМ. Канал в их

сохраняется даже при подаче на затвор некого отрицательного смеще-

ния. В отличие от их Принцип действия полевого транзистора - реферат в транзисторах, сделанных на п-подложке, в

которой для образования инверсионного слоя требуется очень большой

заряд оксида, канал появляется только при подаче на затвор напряжения

....., превосходящего некое пороговое напряжение ....... . По знаку

это смещение на затворе должно быть отрицательным для транзисторов с

п-подложкой и положительным в случае р-подложки.

К униполярным транзисторам относят также Принцип действия полевого транзистора - реферат транзисторы с управляю-

щим п-р-переходом, структуру которых схематически представлена на рис.

7,а. Канал проводимости в таких транзисторах представляет собой неширокую

область в начальном полупроводнике, не занятую обедненным слоем п-р-пе-

рехода. Шириной этой области можно управлять, подавая на п-р-переход

оборотное смещение. Зависимо от этого смещения изменяется изначальное

сопротивление Принцип действия полевого транзистора - реферат сток-исток. Если при постоянном напряжении на р-п-пере-

ходе смещение сток-исток наращивать, канал сужается к стоку и ток

стока вырастает с напряжением медлительнее, чем при малых смещениях. При пе-

рекрытии канала (рис. 7,б) ток стока выходит на насыщение. Как меха-

низм протекания тока по Принцип действия полевого транзистора - реферат каналу такового транзистора, так его выходные

свойства очень близки к чертам МДП-транзистора.

Входное сопротивление полевых транзисторов на низких частотах яв-

ляется чисто емкостным. Входная еикость ..... появляется затвором и

неперекрытой частью канала со стороны истока. Потому что для заряда этой

емкости ток должен протекать через неперекрытую часть канала с сопро-

тивлением ....... , то собмтвенная неизменная времени Принцип действия полевого транзистора - реферат транзистора рав-

на .......... . Это время, но, сильно мало , и в интегральных схе-

мах, используемых, к примеру, в цифровой вычислительной технике, дли-

тельность переходных процессов определяется не им, а паразитными ем-

костями схемы и входными емкостями других транзисторов, присоединенных к

выходу данного. Вследствии этого при изготовлении таких схем Принцип действия полевого транзистора - реферат стремят-

ся сделать входную емкость как можно наименьшей за счет уменьшения длин-

ны канала и серьезного совмещения границ затвора с границами стока и ис-

тока.

При огромных напряжениях на стоке МДП-транзистора область объемно-

го заряда от стоковой области может распространиться так очень,

что канал вообщем пропадет. Тогда к стоку Принцип действия полевого транзистора - реферат устремятся носители из очень

легированной истоковой области, точь-в-точь как при "проколе" базы

биполярного транзистора (см "Твердотельная электроника" Г.И.Епифанов,

Ю.А.Мома #12.2 и рис.12.19).

При довольно большенном напряжении на стоке может также возник-

нуть обыденный пробой обратносмещенного стокового р-п-перехода. Выход-

ные свойства МДП-транзистора , включающие Принцип действия полевого транзистора - реферат участки пробоя, пред-

ставлены на рис. 8.

__._______________________F_<____D:\EDITORS\WD\1.FRM-__єy▌;№;_4Ч6ж_h_R_MIч58√Cщь$kзя_ь-P:SЫ_*.MACC_

вэМГn■_т^P┬√M
Мя___@∙J№цTч┴·DL▄■ыш├:┬ОE¤╥.__ф_бr АДЮяз╞# _


princip-metodicheskogo-somneniya.html
princip-nacionalnogo-rezhima-national-treatment-mezhdunarodnoe-ekonomicheskoe-pravo-i-process.html
princip-naznachaemosti-sudej-na-dolzhnost.html