Principiul de funcționare a tranzistorilor MOS cu canal indus
Acasă | Despre noi | feedback-ul
Luați în considerare p-canal MIS tranzistor în circuitul de comutare cu o sursă comună. sursă potențială presupune a fi egală cu zero. Când tensiunea de poartă în raport cu sursa este zero, iar în prezența tensiunii de scurgere (Uzi = 0, USI ¹ 0), de scurgere curent este neglijabil. Este un curent-n-p tranziție inversă între substrat și regiunea de scurgere puternic dopat.
Atunci când un potențial negativ la poarta pentru | UZI |<|UЗИпор | у поверхности полупроводника возникают обедненный слой и область объемного заряда, состоящая из ионизированных нескомпенсированных примесных атомов (в рассматриваемом случае - доноров). При |UЗИ |>| UZIpor | la suprafața semiconductorului sub regiunea poartă epuizarea are loc, care este canalul conductor între sursă și de scurgere.
Odată cu schimbarea tensiunii de la poarta schimbă concentrația de purtători de sarcină în canalul conductoare, precum grosimea canalului. Principalul motiv pentru conductoare de rezistență canal tranzistori de modulare MIS yavlyaetcya induse de schimbare densitate purtătoare de canal în canalul conductor (un efect de câmp tranzistor cu un pasaj de control cauza principală este o modificare a grosimii canalului).
Când se efectuează o schimbare de rezistență canal variază și curentul de scurgere, adică există un control al fluxului de curent. Datorită faptului că obturatorul este separat de substrat printr-un strat dielectric, curentul din circuitul de poarta este neglijabilă, și un consum redus de energie de la sursă la circuitul de poarta și controlul necesar pentru o relativ mare a fluxurilor curente. Astfel, întărirea indusă de canal MISFET poate produce semnale electrice de tensiune și putere.
Sursa pentru semiconductoare cu efect de câmp tranzistori cu poarta izolată este în esență siliciu. dioxid de siliciu Prin urmare, ca și sub stratul dielectric poarta este utilizat în mod obișnuit SiC, cultivate pe suprafața cristalului prin oxidare la temperaturi ridicate.
Un efect de câmp tranzistor cu poarta izolată, în care ca și stratul izolator între poarta de metal și oxid semiconductor utilizat canal conducător, numit un tranzistor MOS. Există două tipuri de tranzistori MOS: cu canal și canal integrat Indusă.
In tranzistoarele MIS induse de canal (fig. 8.7 a) o cale conductivă între sursa puternic dopată și regiunile de scurgere și, prin urmare, curentul de scurgere apreciabil apar la o anumită polaritate și o anumită valoare a tensiunii de poarta în raport cu sursa, care se numește tensiune de prag (USIpor).
In MIS tranzistori cu built-in canal (. Figura 8.7 b) la suprafața semiconductorului sub poarta la zero de tensiune poarta în raport cu regiunea epuizarea sursei exista - canalul care leagă sursa la scurgere.
Se arată în (fig. 8.7 și b) o structură de substrat au tip n conductivitate. Prin urmare, regiunea foarte dopate sub sursa și de scurgere, și este indus canalul și de tip p conductibilitatea încorporată în acest caz, au. Pe ris.8.7 și structura descrisă d cu n-canal.
Rectificativa tranziții electrice sub sursa și de scurgere este cel mai adesea sub forma unei p n intersecții.
tranzistori MIS cu canal integrat
In tranzistoarele MIS cu canal integrat sub canalul conductor poarta exista in absenta tensiunii de poarta. Canalul conductor sub poarta de tranzistor MOS poate fi creat ca rezultat al difuziei locale sau implantare de ioni de impurități adecvate în suprafața stratului de substrat. Aceasta poate apărea din cauza redistribuirea impurităților în apropierea suprafeței substratului semiconductor în timpul oxidării termice a suprafeței sale. În cele din urmă, canalul conductor sub poarta poate apărea din cauza taxei fixe din dioxidul de siliciu poarta, și, de asemenea, din cauza diferenței de potențial de contact între metalul poarta și substratul semiconductor.
Modularea schimbarea canalului de rezistență are loc la tensiunea de polaritate, atât pozitive cât și negative. Astfel, MIS-tranzistor cu canal integrat poate funcționa în două moduri: în modul de îmbunătățire și modul de epuizare.
Comparație de tranzistori cu efect de câmp
1. Principiul de funcționare. În semnalul bipolar de control tranzistor de intrare transportat de curentul de intrare și în câmpul - tensiunea de intrare sau de un câmp electric.
2. tranzistori bipolari au impedanță de intrare scăzută, iar câmpul - ridicat.
3. tranzistori cu efect de câmp, de obicei, au un nivel de zgomot mai scăzut (mai ales la frecvențe joase). In tranzistoare bipolare de zgomot la frecvențe joase asociate recombinarea purtătorilor din p-n-joncțiune și baza, precum și procesele de generare-recombinare la suprafața dispozitivului.
4. Având în vedere că sunt dispozitive unipolare FET, acestea nu sunt sensibile la efectele acumulării de purtători minoritari, și, prin urmare, au limite de frecvență mai ridicată și viteza de comutare.
5. Amplificator tranzistoare bipolare au factori de amplificare mai mare decât efectul câmpului.
Știința modernă se dezvoltă foarte rapid, în prezent, volumul cunoștințelor științifice se dublează la fiecare 10 - 15 ani. Cu toate acestea, cunoștințele de bază sunt stocate, devine baza pentru dezvoltarea în continuare a științei. Discutate în acest tutorial întrebări sunt baza pentru mai multe studii aprofundate și de înțelegere a dezvoltării tehnologiilor moderne: microelectronica, optoelectronica, nanotehnologia și tehnologia informației.
1.ELEMENTY mecanica cuantică. 4
1.1. Ipoteza de Broglie. dualitate undă-particulă de microparticule 4
1.2. relație de incertitudine. 7
1.3. Funcția de undă. 9
1.4. ecuația Schrödinger. 11
1.5. Problema mecanicii cuantice a mișcării libere a unei particule 12
1.6. Problema mecanicii cuantice ale unei particule într-un bine potențial unidimensional dreptunghiular. 14
1.7. Conceptul de efect tunel. 19
1.8. Un atom de hidrogen în mecanica cuantică. Numerele cuantice. 26
1.9. 1s - starea electronilor în atom de hidrogen. 29
1.10. Spinul de electroni. Principiul Pauli. 31
1.11. Spectrul atomului de hidrogen. 32
1.12. Absorbția, spontană și emisie stimulată. 34
1.13.1. inversiune populației. 35
1.13.2. Metode de a crea o inversare a populației. 37
1.13.3. Feedback-ul pozitiv. Rezonator. 38
1.13.4. Diagrama schematică a laserului. 38
1.14. ecuația Dirac. Spin. 39
2. BAND TEORIE A SOLIDELOR. 40
2.1. Conceptul de statistici cuantice. Spațiul de fază. 40
2.2. Zona de cristale de energie. Metale. Semiconductoare. Dielectricilor. 42
2.3. Metoda de masa efectivă. 45
3.1. Modelul de electroni liberi. 48
3.2. electronilor de conducție în distribuția de metal a energiilor. Nivelul și energia Fermi. Degenerării gazului de electroni din metale. 50
3.3. Conceptul unei teorii cuantice de conductivitate electrică 55
3.4. Fenomenul de supraconductibilitate. Proprietăți de supraconductori. Utilizarea supraconductibilitate. 57
3.5. Conceptul de efect Josephson. 62
4. Semiconductori. 63
4.1. Informatii de baza despre semiconductori. Clasificarea semiconductori. 63
4.2.Sobstvennye semiconductori. 64
4.3.Primesnye semiconductori. 66
4.3.1.Elektronny semiconductor (de tip n-semiconductor) 67
4.3.2. P-tip semiconductor (de tip p semiconductor) 69
semiconductoare 4.3.3.Kompensirovanny. semiconductorilor parțial compensate. 70
Teoria 4.3.4.Elementarnaya de stări de impuritate. model de hidrogen cum ar fi al centrului de impurități. 71
dependența 4.4.Temperaturnaya de conductivitatea semiconductorilor dopate. 74
dependența 4.4.1.Temperaturnaya a concentrației de purtători de sarcină 74
dependența 4.4.2.Temperaturnaya a mobilității purtătorilor de sarcină 77
dependență 4.4.3.Temperaturnaya de conductivitate de tip n semiconductor. 79
4.4.5. Termistoare și bolometru. 79
4.5. Recombinarea purtătorilor de neechilibru în semiconductori 81
4.6. Difuzia purtătorilor de sarcină. Lungimea de difuzie. 83
4.6. Einstein relație între mobilitate și coeficientul de difuzie al purtătorilor de sarcină. 85
4.7. efect Hall în semiconductori. 87
4.7.1. Apariție câmpului electric transversal. 87
4.7.2. Aplicarea efectului Hall pentru studiul materialelor semiconductoare. 91
4.7.3. convertoare Hall. 91
4.8. efect magneto. 92
5. tranziție electron-gol. 95
5.1.Obrazovanie a joncțiunii pn. 95
5.1.1. tranziție electron-gol în condiții de echilibru (în absența stresului extern) 95
5.1.2.Pryamoe incluziune. 97
5.1.3.Obratnoe incluziune. 98
5.2.KlasSifikatsiya diode semiconductoare. 98
5.3.Volt-tensiune caracteristică elektronnno joncțiune pn. Rectifier, diode detector și convertor. 98
5.3.1.Uravnenie caracteristicile curent-tensiune. 98
acțiune 5.3.2.Printsip și redresor scop, detector diode și convertor. 100
5.4. Bariera capacitate. Varicap. 101
5.5.Proboy a joncțiunii pn. 102
5.6. Efectul de tunel într-o tranziție electron-hole degenerate. diode tunel și convertit. 103
efectul fotoelectric 6.Vnutrenny în semiconductori. 106
efect 6.1.Fotorezistivny. Fotorezistul. 106
radiații 6.1.1.Vozdeystvie pe semiconductor. 106
5.1.2.Ustroystvo și caracteristicile fotoconductive. 107
6.2.Fotoeffekt în tranziția electron-gol. fotodiode semiconductoare și celule solare. 108
lumina 6.2.1.Vozdeystvie asupra p-n-joncțiunii. 108
solide 7.Lyuminestsentsiya. 111
luminiscență 7.1.Vidy. 111
7.2.Elektrolyuminestsentsiya de cristal. 112
7.2.1. Mecanismul de strălucire de cristal. 112
7.2.2. Principalele caracteristici ale electroluminiscenței de cristal. 113
7.2.3.Elektrolyuminestsentny sursă de lumină. 115
7.3.Inzhektsionnaya electroluminiscență. Proiectarea și caracteristicile structurilor cu LED-uri. 116
radiație 7.3.1.Vozniknovenie în structura diode. 116
LED 7.3.2.Konstruktsiya. 117
7.3.3.Osnovnye caracteristici ale LED-urilor. 117
7.3.4.Nekotorye aplicații cu LED-uri. 118
7.4 Conceptul de lasere injecție. 119
8. Tranzistori. 120
8.1.Naznachenie și tipuri de tranzistori. 120
8.2.Bipolyarnye tranzistori. 120
8.2.1 Structura și modurile de funcționare a tranzistorului bipolar 120
8.2.2.Shemy comutare tranzistoare bipolare. 122
procesele 8.2.3.Fizicheskie în tranzistor. 122
8.3.Polevye tranzistori. 124
FETs 8.3.1.Raznovidnosti. 124
8.3.2.Polevye tranzistori pentru a gestiona tranziția. 125
8.3.3. tranzistoare cu efect de câmp cu poartă izolată. MIS structura tranzistor. 127
8.3.4.Printsip tranzistori TIR-canal 128 induși
8.3.5. tranzistori MIS cu canal încorporat. 130
8.4. Compararea tranzistoarelor cu efect de câmp. 130
cu bipolară. 130
[1] solide cristaline cu zăbrele sunt structuri periodice sunt grătare naturale și tridimensionale.
1 - funcție poate fi o valoare complexă, cu toate acestea. în cazul în care - funcția de complex conjugat.
* Termenul „inversiunea“ înseamnă răsturnarea de apel.
[2]) Curentul de injecție este adesea numit curent de difuzie, deoarece aceasta este cauzată de difuzie a purtătorilor de sarcină majoritară prin bariera de potențial degradat