В отличие от приборов с индуцированным каналом в транзисторах со встроенным каналом электропроводность между стоком и истоком существует даже при нулевом значении напряжения. В пластине кремния p-типа с помощью диффузионной технологии созданы области истока, стока и канала n типа.
При наличии дополнительного вывода подложка подключается к истоку.
Стоковые характеристики IC = f(UСИ) при UЗИ = const МДП транзистора со встроенным каналом аналогичны вышеизложенным, однако наличие встроенного канала предопределяет соответствие одной из них нулевому управляющему напряжению.
При UЗИ = 0 через прибор протекает ток, определяемый исходной проводимостью канала.
В зависимости от знака управляющего напряжения транзистор может работать в одном из двух режимов:
- в режиме обедненного канала UЗИ < 0;
- в режиме обогащенного канала UЗИ >
В случае приложения к затвору напряжения UЗИ < 0 поле затвора оказывает отталкивающее действие на электроны – носители заряда в канале, что приводит к уменьшению их концентрации в канале и проводимости канала: характеристики IC = f (UСИ) при UЗИ < 0 лежат ниже, чем при UЗИ = 0.
При подаче на затвор напряжения UЗИ > 0 поле затвора притягивает электроны в канал из p слоя полупроводниковой пластины. Концентрация носителей заряда увеличивается, что соответствует режиму обогащения канала носителями. Проводимость канала возрастает, ток IC увеличивается.
Стоковые характеристики при UЗИ > 0 располагаются выше исходной кривой (при UЗИ = 0).
Для транзистора имеется предел повышения напряжения UСЗ ввиду наступления пробоя прилежащего к стоку участка сток-затвор. На выходных характеристиках пробою соответствует достижение некоторой величины UСП.
Переходная характеристика транзистора со встроенным каналом отличается тем, что прибор может работать как при UЗИ < 0, так и при UЗИ > 0 (рис. 47).
МДП транзисторы имеют тот же порядок параметров, что и транзисторы с управляющим p–n-переходом. Наличие вывода подложки позволяет осуществить дополнительное управление током стока. Переход канал-подложка смещается в обратном направлении и ведет себя как управляющий p–n-переход.
МДП транзисторы широко применяются в интегральном исполнении.
Переходные и частотные характеристики полевых транзисторов
Инерционность униполярных транзисторов обусловлена в общем случае двумя факторами:
- Наличие цепи перезарядки барьерной емкости перехода в полевых транзисторах или емкости затвор-канал в МДП транзисторах через сопротивление канала, т.е. при скачкообразном изменении напряжения UЗИ ток IC будет изменяться плавно.
В операторной форме крутизна S(p) = S /(1+ p ∙ τs),
где τs – постоянная времени крутизны.
В комплексной форме S(jw) = S /(1+ j w/ ws) ,
где ws = 1 / τs – граничная частота крутизны (порядка 15 ГГц).
Инерционность полевых транзисторов больше, чем МДП. Однако в первом приближении можно считать оба транзистора безынерционными.
- Если ток стока возрастает скачком, то при наличии нагрузки в цепи стока UСИ изменяется плавно. Скорость изменения напряжения зависит от свойств транзистора и от скорости перезаряда межэлектродных емкостей транзистора через внешние цепи.
Межэлектродными емкостями полевого транзистора являются
- зарядные (барьерные) емкости CЗИ, СЗС боковых частей перехода и емкость ССИ выходной цепи;
- паразитные емкости перекрытия CЗИ, СЗС между краями затвора и областями стока и истока и зарядные емкости переходов сток-подложка, затвор-подложка.