» Строительство »

Польовий МОП транзистор

  1. Що таке MOS, MOSFET, МОП транзистор? Як часто ви чули назву МОП, MOSFET, MOS, польовика, МДП-транзистор,...
  2. Звідки пішла назва "МОП"
  3. Будова МОП-транзистора
  4. Підкладка МОП-транзистора
  5. Принцип роботи МОП-транзистора
  6. Індукування каналу в МОП-транзисторі
  7. Робота P-канального МОП-транзистора

Що таке MOS, MOSFET, МОП транзистор?

Як часто ви чули назву МОП, MOSFET, MOS, польовика, МДП-транзистор, транзистор з ізольованим затвором? Так-так ... це все слова синоніми і відносяться вони до одного й того ж радіоелемент.

Повна назва такого радіоелементу на англійський манер звучить як M etal O xide S emiconductor F ield E ffect T ransistors (MOSFET), що в дослівному перекладі звучить як Метал Оксид Напівпровідник Поле Вплив Транзистор. Якщо перетворити на наш могутній російську мову, то виходить як польовий транзистор зі структурою Метал Оксид Напівпровідник або просто МОП-транзистор ;-). Чому МОП-транзистор також називають МДП-транзистором і транзистором з ізольованим затвором? З чим це пов'язано? Про ці та інші речі ви дізнаєтеся в нашій статті. Не перемикайтеся на іншу вкладку! ;-)

Види МОП-транзисторів

У сімействі МОП-транзисторів в основному виділяють 4 види:

1) N-канальний з індукованим каналом

2) P-канальний з індукованим каналом

3) N-канальний з вбудованим каналом

4) P-канальний з вбудованим каналом

4) P-канальний з вбудованим каналом

Як ви могли помітити, різниця тільки в позначенні самого каналу. З індукованим каналом він позначається штриховий лінією, а з вбудованим каналом - суцільний.

У сучасному світі МОП-транзистори з вбудованим каналом використовуються все рідше і рідше, тому в наших статтях ми їх зачіпати не будемо, а будемо розглядати тільки N і P - канальні транзистори з індукованим каналом.

Звідки пішла назва "МОП"

Почнемо наш цикл статей про МОП-транзистори саме з найпоширенішого N-канального МОП-транзистора з індукованим каналом. Go!

Якщо взяти тонкий-тонкий ніж і розрізати МОП-транзистор вздовж, то можна побачити ось таку картину:

Якщо взяти тонкий-тонкий ніж і розрізати МОП-транзистор вздовж, то можна побачити ось таку картину:

Якщо розглянути з точки зору їжі на вашому столі, то МОП-транзистор буде більше схожий на бутерброд. Напівпровідник P-типу - товстий шматок хліба, діелектрик - тонкий шматок ковбаси, а зверху кладемо ще шар металу - тонку пластинку сиру. І у нас виходить ось такий бутерброд:

І у нас виходить ось такий бутерброд:

А як буде будова транзистора зверху-вниз? Сир - метал, ковбаса - діелектрик, хліб - напівпровідник. Отже отримуємо Метал-Діелектрик-Напівпровідник. А якщо взяти перші літери з кожної назви, то виходить МДП - М еталл- Д іелектрік- П олупроводнік, чи не так? Значить, такий транзистор можна назвати за першими літерами МДП-транзистором ;-). А так як в якості діелектрика використовується дуже тонкий шар оксиду кремнію (SiO2), можна сказати що майже скло, то і замість назви "діелектрик" взяли назву "оксид, оксид", і вийшло М еталл- Про кісел- П олупроводнік, скорочено МОП . Ну ось, тепер все встало на свої місця ;-)

Будова МОП-транзистора

Давайте ще раз розглянемо структуру нашого МОП-транзистора:

Маємо "цегла" напівпровідникового матеріалу P-провідності. Як ви пам'ятаєте, основними носіями в напівпровіднику P-типу є дірки, тому їх концентрація в даному матеріалі набагато більше, ніж електронів. Але електрони теж є в P-напівпровіднику. Як ви пам'ятаєте, електрони в P-напівпровіднику - це неосновні носії та їх концентрація дуже мала, у порівнянні з дірками. "Цегла" P-напівпровідника носить назву Підложки. Вона є основою МОП-транзистора, так як на ній створюються інші прошарки. Від підкладки виходить висновок з такою ж назвою.

Інші шари - це матеріал N + типу, діелектрик, метал. Чому N +, а не просто N? Справа в тому, що цей матеріал сильно легирован, тобто концентрація електронів в цьому напівпровіднику дуже велика. Від напівпровідників N + типу, які розташовуються по краях, відходять два висновки: Джерело та Сток.

Між Джерелом і Стоком через діелектрик розташовується металева пластинка, від який йде висновок і називається Затвором. Між Затвором і іншими висновками немає ніякої електричного зв'язку. Затвор взагалі ізольований від всіх висновків транзистора, тому МОП-транзистор також називають транзистором з ізольованим затвором.

Підкладка МОП-транзистора

Отже, дивлячись на малюнок вище, ми бачимо, що МОП-транзистор на схемі має 4 виведення (Исток, Сток, Затвор, Підкладка), а в реальності тільки 3. У чому прикол? Справа вся в тому, що Подложку зазвичай з'єднують з Джерелом. Іноді це вже робиться в самому транзисторі ще на етапі розробки. В результаті того, що Исток з'єднаний з Підкладкою, у нас утворюється діод між Стоком і Джерелом, який іноді навіть не вказується в схемах, але завжди присутній:

Тому, потрібно дотримуватися цоколевку при підключенні МОП-транзистора в схему.

Принцип роботи МОП-транзистора

Тут все те ж саме як і в польовому транзисторі з керуючим PN-переходом . Исток - це висновок, звідки починають свій шлях основні носії заряду, Сток - це висновок, куди вони притікають, а Затвор - це висновок, за допомогою якого ми контролюємо потік основних носіїв.

Нехай Затвор у нас поки що нікуди не підключений. Для того, щоб влаштувати движуху електронів через Исток-Сток, нам буде потрібно джерело живлення Bat:

Для того, щоб влаштувати движуху електронів через Исток-Сток, нам буде потрібно джерело живлення Bat:

Якщо розглянути наш транзистор з точки зору PN переходів і діодів на їх основі, то можна намалювати еквівалентну схемку для нашого малюнка. Вона буде виглядати ось так:

Вона буде виглядати ось так:

де

І-витік, П-Підкладка, С-Сток.

Як ви бачите, діод VD2 включений у зворотному напрямку, так що електричний струм нікуди не потече.

Значить, в цій схемі

ніякої движуху електричного струму не намічається.

АЛЕ ...

Індукування каналу в МОП-транзисторі

Якщо подати певну напругу на Затвор, в підкладці починаються чарівні перетворення. У ній починає індукувати канал.

Індукція, індукування - це буквально означає "наведення", "вплив". Під цим терміном розуміють порушення в об'єкті будь-якого властивості або активності в присутності збудливого суб'єкта (індуктора), але без безпосереднього контакту (наприклад, через електричне поле). Останній вираз для нас має більш глибокий зміст: "через електричне поле".

Також нам не завадить згадати, як поводяться заряди різних знаків. Ті, хто не грав на фізиці на останній парті в морський бій і не плював через корпус кулькової ручки паперовими кульками в однокласниць, той напевно згадає, що однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні - притягуються:

На основі цього принципу ще на початку ХХ століття вчені зрозуміли, де все це можна застосувати і створили геніальний радіоелемент. Виявляється, достатньо подати на Затвор позитивне напруга щодо Витоку, як відразу під Затвором виникає електричне поле. А раз подаємо на Затвор позитивне напруга, значить він буде заряджатися позитивно чи не так?

Так як у нас шар діелектрика дуже тонкий, отже, електричне поле буде також впливати і на підкладку, в якій дірок набагато більше, ніж електронів. А раз і на затворі позитивний потенціал і дірки мають позитивним зарядом, отже, однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні - притягуються. Картина буде виглядати наступним чином поки що без джерела живлення між Джерелом і Стоком:

Картина буде виглядати наступним чином поки що без джерела живлення між Джерелом і Стоком:

Дірки тікають подалі від Затвора і ближче до висновку Підложки, так як однойменні заряди відштовхуються, а електрони навпаки намагаються пробитися до металевої платівці затвора, але їм заважає діелектрик, який не дає їм возз'єднатися з Затвором і зрівняти потенціал до нуля. Тому електрони нічого іншого не залишається, як просто створити вавилонське стовпотворіння близько шару діелектрика.

В результаті, картина буде виглядати наступним чином:

Бачили так? Джерело та Сток з'єдналися тонким каналом з електронів! Кажуть, що такий канал індукувався через електричного поля, яке створив Затвор транзистора.

Так як цей канал з'єднує Исток і Сток, які зроблені з N + напівпровідника, отже у нас вийшов N-канал. А такий транзистор вже буде називатися N-канальним МОП-транзистором. Якщо ви читали статтю провідники і діелектрики , То, напевно, пам'ятаєте, що в провіднику дуже багато вільних електронів. Так як Сток і Исток з'єдналися містком з великої кількості електронів, отже цей канал став провідником для електричного струму. Простіше кажучи, між Джерелом і Стоком утворився "проводок", за яким може бігти електричний струм .

Виходить, якщо подати напругу між Стоком і Джерелом при індукованому каналі, то ми можемо побачити ось таку картину:

Як ви бачите, ланцюг стає замкнутою і в ланцюзі починає спокійно протікати електричний струм.

Але це ще не все! Чим сильніше електричне поле, тим більше концентрація електронів, тим товщі виходить канал. А як зробити поле сильніше? Достатньо подати побільше напруги на Затвор ;-) Подаючи більша напруга на Затвор за допомогою Bat2, ми збільшуємо товщину каналу, а значить і його провідність! Або простими словами, ми можемо змінювати опір каналу, "граючи" напругою на затворі ;-) Ну геніальніша нікуди!

Або простими словами, ми можемо змінювати опір каналу, граючи напругою на затворі ;-) Ну геніальніша нікуди

Робота P-канального МОП-транзистора

У нашій статті ми розібрали N-канальний МОП транзистор з індукованим каналом. Також є ще і P-канальний МОП-транзистор з індукованим каналом. P-канальний працює точно також, як і N-канальний, але вся різниця в тому, що основними носіями будуть вже дірки. В цьому випадку всі напруги в схемі міняємо на інверсні, на відміну від N-канального транзистора:

На ютубі знайшов дуже непогане відео, що пояснює роботу польового МОП-транзистора. Рекомендую до перегляду (не реклама):

А ось і продовження

Що таке MOS, MOSFET, МОП транзистор?
З чим це пов'язано?
Чому N +, а не просто N?
3. У чому прикол?
А раз подаємо на Затвор позитивне напруга, значить він буде заряджатися позитивно чи не так?
А як зробити поле сильніше?
Посетители рекомендуют:
Полезно знать:
Современные строительные технологии Геология, города и строительство © Все права сохранены.