Технические дисциплины - Микроэлектроника

Полевые транзисторы на МОП-структуре

(инвертор на МОП-структуре)

 

варианты полевых транзисторов, структуры и характеристики

2 вида:

1. Транзистор, управляемый p-n переходом (используются реже)

2. Транзистор с изолированным затвором (МОП или МДП)

Последние имеют 4 варианта реализации:

1). n-канальный МОП-транзистор с индуцированным каналом

 

 

 

 

И – исток

З – затвор (металлический электрод, напыляемый на SiO2)

С – сток

При отсутствии напряжения на затворе от истока к стоку течет очень маленький ток (»10-9А), который является обратным током p-n-перехода.


При подаче на затвор положительного потенциала (Uз > Uпор) под затвором в р-типа кремнии образуется слой инверсной проводимости, который является каналом проводимости n-типа между стоком и истоком.

Входная и выходные характеристики такого транзистора представлены на рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. n-канальный МОП - транзистор со встроенным каналом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входная характеристика:

U отсечки – такое напряжение на затворе, при котором канал n-типа проводимости исчезает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выходные характеристики:

 

3. p-канальный МОП – транзистор с индуцированным каналом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входная характеристика:

 

Выходная характеристика:

 

4. p-канальный МОП – транзистор со встроенным каналом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входная характеристика:

 

Выходная характеристика:

 

 

На МОП – транзисторах выполняются:

  1. ключи на n-МОП с резистивной нагрузкой
  2. ключи на n-МОП с нагрузкой в виде n-МОП – транзистора с индуцированным каналом
  3. ключи на n-МОП с нагрузкой в виде n-МОП – транзистора со встроенным каналом (основной элемент – n-МОП – транзистор с индуцированным каналом)
  4. ключи на n-МОП с нагрузкой на комплементарный транзистор.

 

Все эти транзисторы не требуют изоляции друг от друга в отличие от биполярных, что повышает плотность упаковки и уменьшает количество необходимых технологических операций.

Основным рабочим элементом БИС и СБИС – n-МОП – транзисторы с индуцированным каналом.

- плотность тока

- подвижность носителей заряда.

При использовании p-канального транзистора вместо n-канального нужно в 3 раза увеличить его размеры. Но n-канальные транзисторы сложнее в производстве.

 

 

КМОП – комплементарные транзисторы

(симметричные)

 

Здесь основной переключающий транзистор n-МОП, а нагрузкой является p-МОП – транзистор.

Достоинством такого включения является то, что в статическом режиме работы в любой момент времени открыт только 1 транзистор, а другой закрыт. Поэтому такая схема потребляет очень малую мощность в статическом режиме (~нВт). Большая мощность потребляется при переключении, но при малой частоте она невелика. Данная схема также является очень устойчивой к помехам.

Недостатком является более высокая стоимость и меньшая плотность упаковки по сравнению, например, с n-МОП с резистивной нагрузкой.

Если N – число входов, то на n-МОП структуре нужно выполнить N+1 транзисторов, а на КМОП – 2N.

 

 

Лекции полностью!

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить