амплитудой, обычно превышающей допустимое значение входного сигнала биполярных транзисторов.

Относительное смещение статических стоково-затворных характеристик, снятых при разных значениях напряжения стока (см. Uc=-20; -10; -5 В), невелико, что объясняется небольшим изменением тока /с в режиме насыщения при изменении (Ус.

Полевые транзисторы с переходом Шоттки. Транзисторы содержат полуизолирующую подложку 1 из арсенида галлия (рис. 6.2, в). На ней выращен эпитаксиальный слой 2 арсенида галлия п-типа, выполняющий роль канала. На эпитаксиальном слое созданы омические переходы истока 3 и стока 4, между которыми располагается выпрямляющий переход затвора 5. Поверхность полупроводника защищена пленкой диэлектрика 6.

Материал затвора выбран таким, чтобы по отношению к каналу создавался выпрямляющий переход - диод Шоттки. В связи с тем что зависимость толщины обедненного слоя от напряжения смещения для диода Шоттки совпадает с аналогичной зависимостью для резкого р-п-перехода, принцип действия такого транзистора с переходом Шоттки аналогичен работе полевого транзистора с управляющим переходом.

Применение металлического затвора вместо р-п-перехода позволило уменьшить длину канала (до 0,5-1 мкм) и размеры всей структуры транзистора и повысить диапазон рабочих частот до 50 ГГц и более. Полевые транзисторы на арсениде галлия с переходом Шоттки нашли применение в усилителях, генераторах, смесителях диапазона СВЧ, цифровых схемах и ЭВМ.

§ 6.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором

. Действие полевых транзисторов с изолированным затвором основано на изменении электропроводности поверхностного слоя кристалла полупроводника под действием внешнего электрического поля. Полевые транзисторы, затвор которых электрически отдален от канала, имеют МДП (металл - диэлектрик - полупроводник) и МОП (металл - оксид - полупроводник) структуру. Различают две разновидности полевых МДП-транзисторов с индуцированным (наведенным полем) и с встроенным каналами.

Транзистор с индуцированным каналом. Транзистор с индуцированным каналом 3 содержит подложку / р-типа (рис. 6.3, а), в которой созданы две сильно легированные п+-области 2 м 4 (истока и стока). Поверхность подложки .покрыта слоем диэлектрика 5. Поверх диэлектрика нанесена тонкая металлическая пленка 6 (обычно из алюминия), которая служит затвором.

Алюминиевый затвор и р-полупроводник можно рассматривать как плоский конденсатор с оксидным диэлектриком. Если на затвор подать положительное напряжение, то положительный заряд обкладки затвора будет притягивать электроны из глубины р-области н создавать в поверхностном слое кристалла соответствующий от-

с) Истон ЗатВор

Стон

Рис. 6.3. МДП-транзисторы

рицательный заряд. Индуцированный заряд превращает поверхностный слой кристалла (между истоком и стоком) в проводящий п-канал. Исток и сток окажутся соединенными токопроводящим каналом и между ними потечет ток.

Практически между исходными областями истока и стока вследствие электростатической индукции происходит инверсия типа проводимости поверхностного слоя кристалла (превращение р-полу-проводника в /г-полупроводник). Если между затвором и истоком подключить отрицательное напряжение, то подвижные электроны оттесняются в глубь подложки и проводимость канала уменьшится. Очевидно, проводимостью канала можно управлять путем изменения величины и знака напряжения на затворе. При подаче на затвор переменного напряжения сигнала будут изменяться сечение и сопротивление канала и ток стока, т. е. выходной ток в цепи нагрузки.

В связи с тем что затвор отделен от подложки диэлектрическим слоем, ток в цепи затвора ничтожно мал. Мала и мощность, потребляемая от источника сигнала в цепи затвора, необходимая для управления относительно большим током стока и мощностью сигнала в выходной цепи. Таким образом, МДП-транзистор с индуцированным каналом может усиливать электромагнитные колебания по напряжению и мощности за счет энергии источника питания выходной цепи.

Выходные статические характеристики /с=.ф(С/си) при И- = const для МДП-транзистора с индуцированным каналом (рис. 6.3, б) имеют примерно одинаковый характер с аналогичными характеристиками полевого транзистора с управляющим р-п-перехо-дом (см. рис. 6.2, а). Сублинейность восходящих частей характеристик объясняется уменьшением сечения канала около стока с увеличением напряжения на стоке. Происходит это из-за уменьшения напряжения смещения на затворе при увеличении падения напряжения в самом канале. При напряжении насыщения С/си нас происходит перекрытие канала около стока. Дальнейшее увеличение напряжения на стоке вызывает очень малое увеличение тока стока и характеристики идут полого.

При больших напряжениях на стоке может произойти пробой МДП-транзистора (пробой р-/г-перехода под стоком или пробой диэлектрика под затво ом). Чтобы исключить пробой диэлект ика

под затвором, на входе МДП-транзистора часто включают стабилитрон, ограничивающий напряжение на затворе.

С увеличением напряжения на затворе (по абсолютному значению) выходные статические характеристики смещаются в область больших токов стока, что вытекает из принципа действия транзистора с индуцированным каналом.

Статические характеристики прямой передачи /с=ф(Ьзн) при Уси=const (рис. 6.3, в) МДП-транзистора с индуцированным каналом берут начало на оси абсцисс при пороговом напряжении С/зип- Характеристики располагаются лишь в области положительных напряжений на затворе, так как транзистор работает в режиме обогащения электронами индуцированного канала. Ход характеристик вытекает из принципа действия транзистора. С увеличением напряжения на стоке ток стока несколько возрастает в пологой части выходных статических характеристик, что вызывает смещение вверх характеристик прямой передачи.

МДП-транзисторь! с встроенным каналом (рис. 6.4, а). В этом транзисторе токопроводящий канал между истоком и стоком создается технологическими методами при изготовлении транзистора. Тип проводимости канала совпадает с типом электропроводности истока и стока.

Если отсутствует напряжение на затворе, ток между истоком в стоком определяется сопротивлением канала. В транзисторе с встроенным каналом будут изменяться поперечное сечение и проводимость канала при изменении напряжения на затворе как положительной, так и отрицательной полярности. В результате транзистор со встроенным каналом может работать как в режиме обогащения, так и обеднения канала носителями заряда.

При подаче отрицательного напряжения на затвор концентрация носителей заряда в канале уменьшается. В канале возникает

и 3 с •

л-канал сформирован дисрсрузией примеси

Рис. 6.4. Характеристики МОП-транзистора

V г

зи.о