386 (16)

- 386

Tranzystory połowę

przewodnika, co powoduje w tranzystorze „W” powstanie przypowierzchniowej warstwy zubożonej, w tranzystorze „I” natomiast — zmniejszenie ładunku elektronów w kanale. Linie sił pola elektrycznego, narysowane na rys. 6.23b, umożliwiają, dokładne prześledzenie, w jaki sposób jest zachowana równowaga ujemnych i dodatnich ładunków w obu tranzystorach.

Przewodności kanałów w obu tranzystorach zmieniły się identycznie, jednak' wyraźnie widać podstawową różnicę w ich działaniu, polegającą na tym, że kanał w tranzystorze „W” odsuwa się od powierzchni (duże podobieństwo z tranzystorem PNFET), a w tranzystorze ,,I” pozostaje zawsze przy powierzchni.

Rysunek 6.23c już w bardziej uproszczonej postaci przedstawia profile kanałów' w obu tranzystorach przy polaryzacji bramki i drenu. Porównanie obu tranzystorów wskazuje na to, że działanie tranzystora ,,I” jest bardziej zależne od zjawisk powierzchniowych (głównie od rozpraszania nośników na powierzchni). Na szczęście te różnice między obu tranzystorami mają niewielki wpływ na ich charakterystyki i parametry, dlatego w analizie uproszczonej (a taka nas tylko interesuje) można ich nie uwzględniać. Rozpatrzmy zatem tylko jeden typ tranzystora, a mianowicie tranzystor z kanałem indukowanym, traktując wszystkie wyniki i wnioski jako słuszne w pierwszym przybliżeniu również dla tranzystora z kanałem wbudowanym.

Jaki jest podział tranzystorów MIS ze względu na kryteria, które nazwano umownie „układowymi”, tj. ze względu na różnice w przebiegu podstawowych charakterystyk? W tym aspekcie wyróżnia się dwa rodzaje tranzystorów' MIS, a mianowicie:

—    tranzystor z kanałem zubożanym (ang. depletion modę), inaczej nazywany' tranzystorem normalnie włączonym (ang. normally on),

—    tranzystor z kanałem wzbogacanym (ang. anhancemenł modę), inaczej nazywany tranzystorem normalnie wyłączonym (ang. normally off).

Oba tranzystory, przedstawione na rys. 6.23, należą do grupy tranzystorów z kanałem zubożanym. Kanał w tych tranzystorach istnieje bez polaryzacji bramki, czyli przy U_GS = 0 może płynąć duży prąd drenu (tranzystor jest normalnie włączony), a działając ujemnym napięciem bramki można zmniejszyć konduktancję kanału („zubożyć” go w.' sensie posiadania mniejszej liczby nośników'). W przypadku tranzystora z kanałem indukowanym można sobie wyobrazić inną sytuację niż przedstawiona na rys. 6.23. Na przykład gdyby nie było ładunku dodatniego Q_sr, w^:ów'czas przy ?7_CS = 0 kanał by nie istniał i nie mógłby płynąc prąd drenu (tranzystor byłby normalnie wyłączony). Dopiero działając odpowiednio dużym dodatnim napięciem bramki można by zaindukować kanał (włączyć tranzystor) i dalszy' wzrost napięcia bramki powodowałby 'zwiększenie konduktancji kanału („wzbogacenie” kanału w' sensie posiadania coraz w iększej liczby nośników). Byłby to tranzystor z kanałem wzbogacanym.

W przypadku podłoża typu n dodatni ładunek Q,_r wywołuje akumulację elektronów, czyli przy U_GS = 0 nie ma kanału (nie ma warstwy inw'ersyjnej typu p). Obecność dodatniego ładunku powierzchniowego Q_sr jest niejako naturalną właściwością struktur M-Si0₂-Si (por. p. 3.3.3), co prowadzi do inwersji w półprzewodniku typu p oraz akumulacji w półprzewodniku typu n. Nic więc dziwnego, że często tranzystor z indukowanym kanałem zubożanym kojarzy się z podłożem typu p (kanał typu n), tranzystor zaś z indukowanym kanałem wzbogacanym — z podłożom typu n (kanał typu p). Są jednak możliwo konstrukcje tranzystora z kanałem zubożanym na podłożu typu n oraz tranzystora, z kanałem wzbogacanym na podłożu typu p.