13. Варианты структур МДП транзисторов

МОП структура - (МОП - Металл - Оксид – полупроводник), полевой транзистор с изолированным затвором — это полевой транзистор, затвор которого отделён в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика (SiO2).
Различают две разновидности МДП (МОП) транзисторов: с индуцированным каналом, со встроенным каналом.

Рисунок 1 - p-канальный МДП транзистор. а) – с индуцированным каналом б) – со встроенным каналом

• МДП-транзисторы с индуцированным каналом

При отрицательном потенциале на затворе (рис.1 а. ) в результате проникновения электрического поля через диэлектрический слой в полупроводник при малых напряжениях на затворе (меньших UЗИ пор) у поверхности полупроводника под затвором возникает обеднённый основными носителями слой и область объёмного заряда, состоящая из ионизированных нескомпенсированных примесных атомов. При напряжениях на затворе, больших UЗИ пор, у поверхности полупроводника под затвором возникает инверсный слой, который и является каналом.

• МДП-транзисторы со встроенным каналом

В связи с наличием встроенного канала в таком МДП-транзисторе при нулевом напряжении на затворе (рис. 1 б. ) поперечное сечение и проводимость канала будут изменяться при изменении напряжения на затворе как отрицательной, так и положительной полярности. Таким образом, МДП-транзистор со встроенным каналом может работать в двух режимах: в режиме обогащения и в режиме обеднения канала носителями заряда. Недостатки таких транзисторов:

• дороговизна технологий
• уходят все преимущества использования однополярного питания

Моп-транзисторы со встроенным каналом используются в аналоговой технике, напротив моп-структуры с индуцированным каналом используются в цифровых микросхемах.

Рисунок 2 - Выходные статические характеристики (a) и статические характеристики передачи (b) МДП-транзистора со встроенным каналом.

• МОП транзисторы, выполненные по технологии КНИ (кремний на изоляторе)
• При уменьшении габаритов транзисторов столкнулись с проблемой обедненности носителями заряда канала (меньше 10 носителей). Это приводит к потере быстродействия транзистора. В связи с этим структуру транзистора делают иной:

5 структура транзистора аналогичная предыдущей (пункт 4), однако в канал используется гетероструктура.