9.2. MOP tranzistoriai

MOP tranzistoriuose tarp kanalo ir užtūros yra oksido sluoksnis. Tranzistorių veikimas pagrįstas lauko efektu Panaudojamos dvi šių lauko tranzistorių atmainos: tranzistoriai su pradiniu kanalu ir tranzistoriai su indukuotuoju kanalu.

Pradinio kanalo MOP tranzistoriaus sandara atvaizduota 9.7 pa­v.

Tranzistoriui panaudotas p silicio pagrindas. Jame sudarytos lokaliosios n⁺ sritys, prie kurių prijungti ištakos ir santakos išvadai. Tarp jų sudarytas silpnai legiruotas n kanalas. Ant jo yra dielektrinis silicio dioksido sluoksnis ir metalinis užtūros elektrodas. Tranzistoriaus pagrindas dažniausiai esti sujungtas su ištaka.

Kai tranzistorius įjungtas pagal bendrosios ištakos schemą, veikiant santakos-ištakos įtampai , sudarytu pradiniu kanalu gali tekėti srovė. Jeigu prijungiama teigiama užtūros įtampa (), į kanalą iš ištakos ir santakos sričių įtraukiami elektronai. Kanalo varža sumažėja. Per tranzistorių tekanti srovė sustiprėja. Neigiama užtūros įtampa stumia iš kanalo pagrindinius krūvininkus – elektronus. Tada kanalo varža padidėja, per tranzistorių tekanti srovė  susilpnėja. Taigi galima tiek praturtintoji, tiek nuskurdintoji tranzistoriaus veika. Todėl MOP tranzistoriai su pradiniu kanalu yra nuskurdintosios-praturtintosios veikos tranzistoriai.

MOP tranzistoriaus su pradiniu kanalu perdavimo charakteristika (9.8 pav.)

panaši į sandūrinių lauko tranzistorių perdavimo charakteristikas. Tačiau yra ir svarbus skirtumas – galima sudaryti ne tik kanalo skurdinimo (kai ), bet ir kanalo turtinimo () sąlygas.

Perdavimo charakteristiką galima aproksimuoti formule,: ; čia  – tranzistoriaus santakos srovė, kai .

Gaminant pradinio kanalo MOP tranzistorius, reikia atlikti kanalo formavimo operacijas. Šių operacijų nereikia sudarant indukuotojo kanalo MOP tranzistorius.

Indukuotojo n kanalo MOP tranzistoriaus sandara atvaizduota 9.9 pav

 

Tranzistoriui panaudotas p silicio pagrindas. Jame sudarytos lokaliosios n⁺ ištakos ir santakos sritys. Tarpas tarp šių sričių padengtas oksido sluoksniu, ant kurio sudarytas užtūros elektrodas, kuris su atsarga dengia tarpą tarp ištakos ir santakos sričių.

Jeigu tarp užtūros ir pagrindo įtampos nėra, tai tarp santakos ir ištakos yra dvi priešpriešiais sujungtos pn sandūros. Veikiant tarp santakos ir ištakos įtampai, per tranzistorių srovė neteka.

Ištakos elektrodas paprastai būna sujungtas su pagrindu. Tada įjungus tranzistorių pagal bendrosios ištakos schemą ir prijungus teigiamą užtūros-ištakos įtampą, po užtūra galima sudaryti inversinį n sluoksnį – indukuotąjį kanalą (9.10 pav., a).

Didėjant užtūros įtampai, kanale didėja elektronų kon­centracija ir kartu didėja jo lai­dumas. Taigi indukuotojo kanalo MOP tranzistorius yra praturtin­tosios veikos tranzistorius.

Indukuotasis kanalas susi­daro, kai užtūros-ištakos įtampa viršija slenkstinę įtampą . Tada, veikiant nedidelei išėjimo (santakos-ištakos) įtampai, tran­zistoriaus kanalas veikia kaip tiesinė varža. Tačiau didėjant teigiamai išėjimo įtampai , pn sandūra tarp santakos srities ir pagrindo plečiasi. Potencialų skirtumas  tarp užtūros ir santakos mažėja. Kai įtampa  tampa mažesnė už slenkstinę įtampą , prie santakos srities inversinio sluoksnio nebelieka (9.10 pav., b).

Dėl to tranzistoriaus srovė nenutrūksta: dreifuojantieji kanalu elektronai pasiekia nuskurdintąjį sluoksnį kanalo gale prie santakos ir elektrinis laukas juos permeta į santakos sritį. Tačiau didėjant išėjimo įtampai, srovė per tranzistorių beveik nebestiprėja. Susidaro tranzistoriaus soties veikos sąlygos.

Taigi bendruoju atveju MOP tranzistoriaus su indukuotuoju kanalu išėjimo (santakos) srovė  priklauso nuo užtūros ir santakos įtampų (9.11 pav.).

Kadangi soties sąlygomis MOP tranzistoriaus srovė mažai priklauso nuo įtampos , tranzistoriaus perdavimo charakteristiką (9.11 pav., a)

pakankamai tiksliai galima aproksimuoti išraiška:

;čiaK–prop koef.

Visgi, ir soties veikos sąlygomis, kaip matyti iš 9.11 paveikslo, b,

didėjant įtampai , tranzistoriaus srovė  šiek tiek stiprėja. Taip yra todėl, kad, plečiantis nuskurdintajam sluoksniui prie santakos, trumpėja kanalas ir mažėja jo varža.

MOP tranzistorių įėjimo varžos nuolatinei srovei būna labai didelės, siekia 10¹²–10¹⁵ W. Taigi įėjimo srovė esti labai silpna, nes tarp užtūros ir kanalo yra dielektriko sluoksnis. Kita vertus, šis sluoksnis būna plonas. Todėl lauko tranzistorius reikia saugoti nuo statinių krūvių. Kadangi talpa tarp užtūros ir kanalo būna nedidelė, net nedidelis statinis krūvis gali sukurti didelę įtampą. Keliasdešimt voltų įtampa gali pramušti ploną dielektriko sluoksnį ir sukelti nepataisomą MOP tranzistoriaus gedimą. Dėl nurodytų priežasčių lauko tranzistoriai transportuojami laidžiuose laikikliuose arba jų išvadai būna sujungti laidžiais žiedais.