Электроника в пять шагов. МДП транзистор.

9 June 2018

Этот транзистор относится к полевым транзисторам и обладает всеми свойствами присущими полевым транзисторам. Расшифровка МДП - означает перечисление трех слоев: металл, диэлектрик, полупроводник.

структура МДП транзистора
структура МДП транзистора

Обратите внимание на затвор, сверху металл, далее прослойка диэлектрика и уже под ним канал из полупроводника. В данном случае канал полупроводника n-типа(по нему движутся электроны). Рассмотрим работу данного транзистора: Исток подключен к минимальной точке по напряжения (принято, что электроны движутся от низкого потенциала к большему) и в направлении стока. Между двумя зонами высокой проводимости n+("+" - означает повышенную концентрацию донорной примеси) существует канал n-типа, по нему и движутся электроны. Как видим из рисунка подложка изготовленная из полупроводника p-типа, и является диэлектриком для электронов, а также на стыке двух полупроводников образуется обеднённая область пространственного заряда (ОПЗ). Если сказать проще, зона обедненная основными носителями. Пунктиром выделена рабочая область канала. При отсутствии напряжения на затворе, канал приоткрыт и есть ток электронов через канал.

Основная задача транзистора - это управление выходным сигналом с помощью отдельного входа. Итак в данном случае входом является затвор, а выходным ток между истоком и стоком. Если мы подаем на затвор напряжение выше нуля, то слой ОПЗ расширяется за счет сужения ширины проводящего канала. Логично предположить, что проводимость у канала снижается, следовательно растет сопротивление и ток в итоге падает. Опять же при подаче на затвор отрицательного напряжения, мы сужаем ОПЗ, за счет этого расширяем канал. Проводимость растет, сопротивление падает, ток становится больше.

Этот процесс мы описали качественно, теперь если рассмотреть процесс численно или хотя бы с точки зрения вольт-амперных характеристик, то получим два графика. Рисунок а) показывает, что ток от напряжения между стоком и истоком практически не зависит (только при малых значениях ощутимо), а вот от напряжения между затвором и истоком мы будем понимать в каком режиме работает транзистор. Режим обогащения, при расширении канала - ток увеличивается. В режиме обеднения, наоборот, канал сужается и ток падает. Это и наблюдается на диаграммах.

Схема с общим истоком
Схема с общим истоком

Схема с общим стоком
Схема с общим стоком

Схема с общим затвором
Схема с общим затвором

Замечательно, что мы понимаем как это работает на молекулярном уровне, но главное для нас все-таки понимать, как это можно использовать в электротехнических схемах, и что это даёт.

У данных транзисторов есть ряд преимуществ и ряд недостатков перед биполярными. Одно из самых главных преимуществ, это энергоэффективность, особенно если они используются в комплиментарных парах (это тема отдельного разговора). В чем же особенность, прежде всего в том, что на затворе мы подаем напряжение, при этом тока через затвор практически нет (наноамперы), то есть расход энергии на входе , практически нет, Это кстати проявляется и в усилительных свойствах, коэффициент по усилению, может быть просто огромным. У биполярных транзисторов, все управление построено через ток.

В будущем рассмотрим схемы включения и разберем их. А пока следите за новостями и подписывайтесь на канал.

Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,
Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.
Канал телеграм.
Группа Одноклассники.