Гусев - Электроника (944138), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Так как широкое распространение получили МДП-транзисторы с диэлектриком из диоксида кремния ЯОг, то в дальнейшем будем их называть МОП- т р а н з и с т о р а м и. В настоящее время промышленность также выпускает МОП-транзисторы с двумя изолированными затворами (тет- родиые), например КПЗОб, КП350. Наличие второго затвора позволяет одновременно управлять током транзистора с по- мощью двух управляющих напряжений, что облегчает по- строение различных усилительных и умножительных устройств. Характерисгики их апагюгичпы характеристикам однозатвор- ных полевых транзисторов, только количесгво их больше, так как они строятся для напряжения каждого затвора при неизменном напряжении на другом за.творе.
Соответственно различают крутизну характеристики по первому и второму затворам, напряжение отсечки первого и второго затворов и т. д, Подача напряжений на затворы ничем не отличается от подачи напряжения на за~вор однозатворного (Ггю га(сх МОП-транзистора. Включение МОП полевых транзисторов в схеме показано на рис. 2.45, 2.46. На рис. 2.45. и, б пока- ' их„ запы полярности постоянного напряжения б',, обес()сн печивающего режимьз обеднения и обогащения канала ф р-типа носителями заряда.
На рис. 2.45, в показана схема с общим стоком, а) Рис. 2.46. Включение МОП-зранзнстора с инпунированным каналом р-типа в схему с общим истоком (а) и об~ням стоком (б) )зз Рнс. 2.45. Включения МОП-зранзисзора с технологически встроенным каналом р-типа в схему с общим истоком, при котором постоянное напряжение (/„.„ обеспечивает режимы обеднения (а) и обогащения носителями заряда (б), включение в схему с общим стоком (е); включение тетродного транзистора в схему с общим истоком (г) в которой !I,,„обедняет канал носителями заряда.
Аналогично включен тетродный МОП-транзистор (рис. 2.45, г), который обеспечивает перемножение напряжений 1|',„! и !7,„'. В МОП-транзисторах с индуцированным каналом, включенных в схемы с общим истоком (рис. 2.46, а) и общим стоком (рис. 2.46. 6), постоянное напряжение 1l,„должно превышать пороговое. В противном случае канал не появится и транзистор буде~ заперт. Основные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения 1. Крутизна характеристики бас 5= ти ||„„= 5=0,1 —:500 мА/В; 2.
Крутизна характеристики по подложке Вас пи а,„=совы 5„=0,1 —:1 мА,'В. 3. Начальный ток стока 7 „,„— ток стока при нулевом напряжении 1|!и; у транзисторов с управляющим р-л-переходом 1 „,„=0,2 —:600 мА; с технологически встроенным каналом ~с ач = 0 ! . 100 ь|А; с ин' |уцированным кана||ом )с нач ΠΠ—:0,5 мкА. 4. Напряжение отсечки гУзи.„(!/,и.„=0,2 —:10 В). 5. Пороговое напряжение Бэ„„„(~/,„„„,=! —:6 В). 6. Сопротивление сток — исток в открытом состоянии Я„.„„„(Я,„„„= 2 —: 300 Ом). 7. Постоянный ток стока 7с,„(1с,„от 1О мА до 0,7 А). 8. Остаточный сток стока 7 „„— ток стока при напряжении 17зиотс(~со =000! ' 10 мА) 9.
Максимальная частота усиления /' -частота, на которой коэффициент усиления по мощности Л„„равен единице !'7' десятки — сотни МГц). Обозначения полевых транзисторов аналогичны обозначениям биполярных транзисторов, только вместо буквы Т ставится буква П„например КП!ОЗА, КП105Б и г. д. МДП структуры специального назначения. Кроме вышерассмотренных полевых транзисторов, которые выпускаются в виде самостоятельных компонентов, применяется ряд МОП- структур со специфичными свойствами. Они являются составной частью отдельных микросхем. |34 гс,мкд зр гд )и ))з«юру ))з~я ж ))) а) Рис 2.47.
МНОГ)-структура в режимах записи )а) и стирания информзнин [д): волы.а«перине стокозатворнме характеристики при наличии (4) и озсутсз вин 15) зависание~ о заряда )е), 1 к«чяия. ' ЗПН 3 З«З. В структурах типа металл нитрид оксид- .полупроводник (МНОП) диэлектрик под затвором выполнен двухслойным. Он сосгоиу из тонко~о слоя оке~да 8)Оз и ингрида %з)Ч4 (80 100 нм) )рис.
2.47„и — и). На границе этих двух слоев, а также в слое ингрида имеются «ловушки» электронов. Поэтому при подаче на затвор МНОП-струкзуры положительного напряжения (28 -- 30 В) электроны из подложки тунпелируют через тонкий слой 880з и захватываются «ловушками».
Появляются неподвижные отрицательно заряженные ионы. Созданный ими заряд повышае~ пороговое напряжение С 3 н р ( к р и в а я 4, р и с . 2 . 4 7, в ) . ! ! р и ч е м э т о т . з а р я д м о ж е т храниться в течение нескольких лет при отключении всех напряжений питания, так как слой 810з предотвращае| какой- либо перенос заряда в о~сутс~вие электрического поля достаточно большой напряженности. Если на затвор подать большое отрицательное напряжение (28- — 30 В)„то накопленный заряд рассасывается (рис. 2.47, 6).
После его отключения пороговое напряжение для транзистора существенно уменыпается )кривая 5, рис. 2,47, а). Разность между !у' „„, и Г' „„называется межпороговой зоной 43 Ьав,(Л 17„„„=1! В). На основе МНОП-структур выполняются запоминающие элементы, которые в зависимости от записанного в них «заряда» будут иметь малое или большое сопротивление при подаче одинакового напряжения Ьзи !порядка 3 — -5 В). Межпороговая зона несколько уменьшается при многократно повторяемых процессах перезаписи, но при этом остаелся достаточно широкой. МОП-структуры с плавающим затвором и лавинной инжекцией имеют затвор, который выполнен из кристаллического кремния и пе имеет электрических связей с другими частями структуры (рис.
2.48). При подаче высокого напряжения на сток или исток транзистора возникает лавинный пробой р-л-перехода, образованного этой областью и подложкой. При этом электроны приобретакут достаточно больпзие энергии, позволяющие им проникнуть в изолирующий слой и достигнуть !35 я ~ ~ ~ ) г затвора. На затворе появляется отрицательный заряд, ко горый вследствие высоких изолируюцгих свойств диэлектрика сохраа) !)) няется на протяжении многих лет (уменьшается приРис, идя МОП-структуры с ивана!оп!им бЛИЗИтЕЛЬНО На 25" в За )О за!вором в режиме записи ка), в режиме е,) Ве п)чину заря,га стирания (о): ! пк~аи ююиа м~к р из ю |икр ° и и ки~о «ркм.
бир)изт такой„к))обы Оп З иииккк~рик ВО, ОбЕСПЕЧИЛ ПояВЛЕНИЕ ЭЛЕКТ ропроводного канала, соединяющего сток и исток. Для того чтобы транзистор стал неэлектропроводящим, необходимо убрать электрический заряд с «плавающего» затвора. Для этого область затвора подвергают воздействию ультрафиолетовым излучением (из)и ионизирующим излучением другого вида). Мощность его должна быть достаточной для ионизации и возникновения в цепи затвора фототока, в результате которого электроны рекомбинируют с дырками и заряд исчезает. Облучение проводят через специальные окогпки из кварпевого с)екла, имеющиеся в микросхемах.
Источниками излучения служат кварцевые лампы. Данные МОП-транзисторы используются при создании микросхем памяти для цифровых устройств. В итоге записи информации, осуществляемой рассмотренным способом, одни транзисторы становятся электропроводными. а другие — — нет. Записанная информация может быть стерта и вместо нее записана другая, хотя процессы стирания и перезаписи достаточно трудоемки. В настоящее время разработаны более усовершенствованные лавинно-инжекционные МОП-структуры с плаваюгцим затвором, в которые введен второй управляющий затвор.
В них стирание информации может быть выполнено импульсами напряжения амплитудой около 30 В, что ускоряет и упрощает процесс перепро! раммирования. я 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ Под термином «микроэлектроника» обычно понимают комплекс конструкторских. технологичсских и схемотехнических вопросов, связанных с проектированием и изготовлением надежной аппаратуры в миниатюрном исполнении.
Успехи в конструировании и технологии позволили изготовлять в едином техноло! ическом цикле целые функциональные элект.- ронныс узлы и из состава изделий полностью или частично исключать дискре)ныс злектрорадиодетали и приборы, !36 Одним из наиболее важных технологических приемов микроэлектроники являе гся интегральная технология, дающая возможность на одной пластине создавать группы схемно соединенных между собой элементов. Используя интегральную технологию, можно изготовлять схемы на высокопроизводительных автоматизированных установках, одновременно выпуская значительное количество идентичных по параметрам функциональных узлов.
Функциональные узлы, выполненные по интегральной технологии. называют интегральными микросхемами (ИС) или просто микросхемами. Основныс преимущества интегральных микросхем по сравнению с аналогичными схемами на дискретных компонентах малые габарит ы, малая масса и повьнненная механическая прочность. При их производстве требуются меньшие затраты за счет применения высокопроизводительного автоматизированного оборудования, возможно существенное сокращение ручного труда и получение лучших характеристик схем благодаря идентичности параметров компонент ов. Повышается надежность за счет уменыпения количества сварных соединений, автоматизации технологических операций и снижения вероятности выхода из строя отдельных элементов, изготовленных в едином технологическом цикле.
При эксплуатации таких приборов без существенных затрат может быть введено резервирование. что повышает надежность их работы, Следует подчеркнуть, что в микроэлектронике используются те же теоретические положения, что и в электронных узлах, выполненных на дискретных компонентах. Однако с ее развитием изменился подход к схемотехническому решению отдельных функциональных узлов и устройств. При интегральной технологии значительное увеличение числа активных компонентов существенно не изменяет стоимости изделий. Поэтому используют возможность улучшения каких-либо параметров путем введения дополнительных активных или пассивных элементов. Принципиальные схемы ИС значительно сложнее своих аналогов, выполненных на дискретных компонентах. Терминология в микроэлектронике упорядочена ГОСТами и стандартами СЭВ (СТ СЭВ 1623 — -79, ГОСТ 17021 — -75).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
