|
| |
|
Главная Журналы где KN = iin* ZCo/L. Величина Kn является удобкым коэффициентом для оценки качества работы прибора на низких частотах. Крутизна передаточной характеристики при насыщении, как следует из (1-9), линейно зависит от Vgs: g„ = K,,\Vos-VT\- (1-10) Используя (1-9) и (1-10), Kn можно выразить через Тв и Kn = . (Ml) Для промышленных приборов эти параметры легко могут быть измерены ил-i оценены из паспортных данных. Экспериментально найдено, что для большинства МОП-при-боров1;опротивление сток - исток в режиме насыщения обратно пропорционально току стока. Поэтому максимальный коэффициент усиления,по напряжению n=gmrds с помощью (1-11) может быть представлен в виде {1в)~-Л Таким образом, для получения большого усиления по напряжению необходимо уменьшать ток стока. Эквивалентная схема МОП-транзистора на низких частотах имеет такой же вид, как и для ПТУП (рис. 3). Ток утечки затвора типичного МОП-прибора составляет ~10~ А, т. е. на несколько порядков меньше тока затвора ПТУП. В специальных конструкциях МОП-ПТ с охранными кольцами ток утечки затвора может быть уменьшен до 10~ А, что делает такие транзисторы идеальными приборами для электрометрических измерений. Упрощенная высокочастотная эквивалентная схема МОП-ПТ (рис. 8) отличается от соответствующей схемы ПТУП (рис. 4) добавлением емкостей Cbd и Cbs п+-р-переходов подложка- сток и подложка - исток и последовательного сопротивления Rd- Кроме того, в схему включен конденсатор Сдь,, учитывающий емкость вывода затвора и емкость, обусловленную влиянием напряжения затвора на заряд обедненной области подложки. В режиме инверсии Cgi обычно мала, однако при запертом транзисторе ее величина может составлять значительную часть общей входной емкости. Сопротивление Rd может иметь заметную величину для приборов со встроенным каналом. В таких транзисторах для уменьшения емкости затвор-:Сток, затвор размещается так, чтобы он не перекрывался со стоком. Вследствие этого проводимость небольшой части канала вблизи стока не модулируется напряжением на затворе, что приводит к появлению последовательного сопротивления стока порядка нескольких сотен ом. Очевидно, что в приборах с индуцированным каналом затвор дол- жен перекрываться с истоком и стоком, так как немодулируе-мая часть канала представляла бы собой разрыв цепи *. В заключение данного раздела отметим некоторые особенности схемных применений разных типов МОП-транзисторов. Поскольку в приборах со встроенным каналом длина затвора обычно меньше расстояния сток-исток, они обладают лучшими высокочастотными свойствами из-за меньшей величины входной емкости. Другое достоинство транзисторов этого типа - возможность получения равенства потенциалов входа и выхода в схеме истокового повторителя.  Подложка Cbs Рис. 8. Упрощенная высокочастотная эквивалентная схема МОП-ПТ Существенным преимуществом приборов с индуцированным каналом является простота построения на их основе усилителей напряжения, а также логических и запоминающих схем с гальваническими связями **. 1.2.3. Пленочные полевые транзисторы (ППТ). Как уже упоминалось, тонкопленочные транзисторы, в отличие от МДП-ПТ, создаются на диэлектрической подложке. Это существенно упрощает проблему изоляции большого количества элементов при конструировании интегральных схем. На рис. 9 приведено схематическое изображение ППТ, полученного последовательным напылением в вакууме слоев * В последние годы большое количество исследований направлено на создание транзисторов с индуцированным каналом, в которых для уменьшения входной емкости обеспечивается точное равенство длины затвора расстоянию исток-сток (транзистор с «самосовмещенньш» затвором). Сведения о различных технологических способах изготовления подобных приборов можно найти, например в [417, 418]. {Прим. пер.). ** Как видно из рис. 6,6, в схеме с общим истоком легко может быть .получено равенство потенциалов входа и выхода, что и дает возможность строить многокаскадные схемы с непосредственным соединением транзисторов. (Прим. пер.). i . 23 металла, полупроводника и диэлектрика [23]. Полупроводниковая пленка, как правило, является поликристаллической с большой концентрацией ловушек на границах разела с диэлектриком. Величина порогового напряжения, по-видимому, определяется этими ловушками, а не зарядом в диэлектрике, как в случае МОП-ПТ. Меняя условия, испарения и конденсации слоев, образующих ППТ, можно изготавливать приборы разных типов. Например, при использовании сульфида кадмия и моноокиси кремния в зависимости от давления остаточных газов в вакуумной камере могут быть получены приборы как с индуцированным, так и со I встроенным каналом. Металлический затвор Металлический исток Металлический, сток  Рис. 9. Схематическое изображение пленочного полевого транзистора Считается, что транзисторы, описанные Ваймером [23], работают в режиме аккумуляции, а не инверсии, т. е. канал имеет тот же тип проводимости, что и полупроводник. Статические характеристики ППТ сходны с характеристиками соответствуюш[их типов МОП-ПТ. Нередко, однако, крутизна ППТ оказывается частотно-зависящей даже при низких частотах. Кроме того, наблюдается дрейф характеристик ППТ со временем, температурой и иногда от приложенного постоянного напряжения. Эти нежелательные эффекты обусловлены недостаточной пассивацией приборов. Теория работы ППТ еще окончательно не разработана. Установлено, однако, что упрощенная теория МОП-ПТ, рассмотренная выше, весьма удовлетворительно согласуется с данными экспериментального исследования ППТ. Другой разновидностью ППТ являются приборы, изготовленные на основе монокристаллических полупроводниковых пленок. В работах [20, 21, 24] описаны транзисторы такого типа, полученные эпитаксиальным наращиванием кремния на сапфировую подложку. Транзисторы с индуцированным каналом [24] имеют выпрямляющие контакты истока и стока (§ 2.5); в приборах с глубоким обеднением [20, 21] используются омические 0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 |