Існують значні відмінності між параметрами, конструкцією і технологією виготовлення малопотужних і потужних польових транзисторів MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) [15].

На рис. 2.10 представлений ескіз структури малопотужного МОП транзистора, а на рис. 2.11 – ескіз структури потужного MOSFET транзистора.

Нижче наведені формули для визначення параметрів вольт-амперної характеристики MOSFET транзистора (рис. 2.12).

Для випадку Um < Um — Um пір значення вихідного струму / можна визначити з наступного виразу:

де Ζ – ширина транзистора; L – довжина каналу транзистора; μη – Рухливість електронів; Зох – Питома ємність затвора; Т – абсолютна температура (К); Um – Напруга затвор – витік; £ /іпор – Порогове напруга затвор – витік; Um – Напруга стік – витік.

Рис. 2.10. Малопотужний MOSFET

Рис. 2.11. Потужний MOSFET

Рис. 2.12. Символьне позначення (а) і вихідна вольт-амперна характеристика (б) MOSFET

Для режиму Um > Um — U3H значення струму /з визначається наступним виразом

МОП-транзистор (MOSFET) має три висновки (рис. 2.11): витік, стік і затвор. Величина струму, що протікає між витоком і стоком, управляється шляхом зміни потенціалу на затворі. Область затвора ізольована від сформованих в напівпровіднику областей витоку і стоку тонким окісним шаром. Коли на затвор подано позитивне напруга в p-області напівпровідника, з’являється негативний приповерхневих заряд. При напрузі, рівному пороговому, утворюється інверсійний шар. Зона провідності p-області заповнюється електронами, між η областями напівпровідника з’являється провідний канал, і між витоком і стоком протікає струм. При нульовому або негативному напрузі на затворі МОП-транзистор струм не проводить. Таким чином, МОП- транзистор є приладом, керованим напругою.

Малопотужні η-канальні МОП-транзистори виготовляються з використанням підкладки щодо слаболегірованних p-типу. Області стоку і витоку виконані на основі сильнолегованого кремнію п+-типу. Затвор полікремнієвих. Малопотужний MOSFET (МОП) -транзістор має горизонтальну структуру.

Потужний MOSFET-транзистор має вертикальну структуру, виконану методом подвійного дифузії. На підкладці п+-типу з введенням епітаксіальним шаром п_-типу проводять першу дифузію (бор – домішка p-типу). Потім дифузією донорської домішки (фосфор) створюють витік з високою концентрацією носіїв п+-типу. Контакт стоку розташований внизу на дні кремнієвої пластини. Така структура дозволяє створити максимальну площу контактів стоку і витоку з метою зниження послідовних опорів шарів.

Канал в потужному MOSFET-транзисторі формується на поверхні р-областей знизу від оксиду затвора, причому p-області з’єднані з витоком.

Слаболегірованних область стоку п ~ -типу призначена для зростання ОПЗ, дозволяючи тим самим приладу витримувати високу напругу при його виключенні. Часто ця слаболегірованних область називається областю дрейфу.

Напруга безпосередньо під оксидом затвора звичайно досягає всього від 5 до 10 В по відношенню до електрода затвора, хоча напруга на стоці може досягати при цьому сотні вольт. Внаслідок того, що цей транзистор працює на основних носіях, у ньому не накопичуються надлишкові носії, які визначають динаміку біполярного транзистора. Динаміка MOSFET визначається тільки окісним шаром затвора, ємностями ОПЗ, а також опорами, які обмежують можливості заряду і розряду цих ємностей.

Джерело: Білоус О.І., Єфименко С.А., Турцевич А.С., Напівпровідникова силова електроніка, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. кол. вкл.