Мазкур ўқув услубий мажмуа фаннинг ишчи ўқув дастури ва ишчи ўқув режасига мувофиқ ишлаб чиқилди

Назорат саволлари
1. МТ деб нимага айтилади ва нима учун уни униполяр транзистор деб ҳам аташади?
2. МТларнинг турларини келтиринг.
3. МТларнинг канали, затвори, истоки, стоки ва асосини қандай тушунасиз?
4. p-n ўтиш билан бошқарилувчи МТ ишлаш принципини тушунтиринг.
5. Асосга нисбатан затвордаги ва истокдаги кучланишлар ўзгарганда канал геометрияси қандай ўзгаради?
6. МТ токига затвордаги ва истокдаги кучланишлар қандай таъсир кўрсатади?
7. МТларнинг уланиш схемаларини айтиб беринг.
8. МТ қандай иш режимларда ишлаши мумкин?
9. МТларнинг ВАХларини келтиринг.
10. МТлар асосий параметрларини айтинг ва улар қандай топилади?
8- мавзу. КАНАЛИ ИНДУКЦИЯЛАНГАН МДЯ-ТРАНЗИСТОРЛАР.

Режа:

1. 
   МДЯ-транзисторлар тузилиши ва ишлаш принципи.
   
2. 
   Канали индукцияланган МДЯ-транзисторлар вольт-ампер характеристикалари.
   
3. 
   Асосий параметрлари ва иш режимлари. Майдоний транзисторлар қўлланиш соҳалари.
   

8.1 МДЯ-транзисторлар тузилиши ва ишлаш принципи.
МДЯ – транзисторларда металл затвор яримўтказгичдан юпқа диэлектрик қатлам билан изоляцияланган бўлади. Бундай тузилма ўзига хос конденсаторни ташкил этади. Конденсаторнинг битта қопламаси яримўтказгичдан иборат. Конденсатор қопламаларига перпендикуляр йўналган ташқи электр майдон таъсирида яримўтказгичнинг сиртқи қатламида эркин заряд ташувчилар концентрацияси ўзгаради. Бу ҳодиса майдон эффекти деб аталади. Майдон йўналиши ва унинг кучланганлигига боғлиқ ҳолда яримўтказгичнинг сиртқи қатлами асосий заряд ташувчилар билан бойиши ёки камбағаллашиши ҳамда ўтказувчанлик тури ўзгариши (инверсияланиши) мумкин.
Акцептор киришмалар концентрацияси N_A=10¹⁵ см^-3 бўлган бир жинсли р – яримўтказгич мисолида майдон эффектини кўриб чиқамиз. Кремнийда мувозанат ҳолатдаги концентрация (асосий заряд ташувчилар) p_Р=10¹⁵ см^-3, электронлар эса (ноасосий заряд ташувчилар) n_P=10⁵ см^-3 ни ташкил этади. Ташқи кучланиш таъсирида ҳосил бўлган электр майдон металл сиртида мусбат заряд индукциялайди, яримўтказгичда эса қиймат жиҳатдан худди шундай манфий заряд ҳосил қилади. Эркин заряд ташувчилар концентрацияси 10²²÷10²³ см^-3 бўлган металлардан фарқли равишда яримўтказгичда заряд кристаллнинг юзасидан ичига маълум масофага тарқалади. Яримўтказгичдаги манфий заряд сиртга тортилган электронлар ва коваклари кристалл ичига кириб кетган акцептор ионлари билан боғлиқ. Лекин бу ерда электронлар концентрацияси жуда кичик бўлади. Шунинг учун сирт яқинида камбағаллашган металл 1 ҳосил бўлади. Камбағаллашган қатламда коваклар концентрацияси мувозанат ҳолдаги Р_Р0 дан кичик, қатлам кенглиги эса L_КАМ ни ташкил этади.
Агар яримўтказгич ҳажмида потенциал нолга тенг деб қабул қилинса, сиртида зарядлар бўлганлиги сабабли унинг потенциали нолдан фарқ қилади. Сирт билан ҳажм орасидаги потенциаллар фарқи сирт потенциали деб аталади ва деб белгиланади. МДЯ – тузилмада потенциал тақсимланиши кўрса-тилган. Сирт потенциали
(8.1)
ва камбағаллашган қатлам қалинлиги
(8.2)
нафақат яримўтказгич материал хусусиятига, балки қўйилган кучланиш U қийматига ҳам боғлиқ. Унинг қиймати сирт потенциалини белгилайди ( - яримўтказгичнинг диэлектрик сингдирувчанлиги).

а)

б)

в)

8.1-расм. МДЯ – тузилмаларда < ҳолатда
(инверс қатлам ҳосил бўлмаганда) майдон эффекти (а),
потенциал тақсимланиши (б) ва зоналар энергетик диаграммаси (в).

Яримўтказгич сиртига яқин қатламда электр потенциал тақсимланишига мос келувчи энергетик потенциалнинг тақсимланиши 8.1,в-расмда келтирилган. МДЯ – тузилма орқали ток оқмагани сабабли Ферми сатҳи ўзгармайди. Бундан ташқари, энергетик потенциаллар манфий зарядланган заррачалар – электронлар энергиясини ҳамда мусбат зарядланган заррачалар – потенциаллар энергиясини ифодаланишини назарда тутмоқ керак. Шунинг учун яримўтказгич сирти яқинида потенциалнинг ортиши энергетик зоналарнинг оғишига мос келади. Яримўтказгичдаги электронлар концентарцияси ўтказувчанлик зонаси W_С тубидан Ферми сатҳи W_F гача бўлган масофа билан, коваклар концентрацияси эса Ферми сатҳидан валент зона W_В шипигача бўлган масофа билан аниқ-ланади. Камбағаллашган соҳада W_F - W_В айирма яримўтказгич сиртига яқинлашган сари ортиши, W_С - W_F айирма эса, камайиши расмдан кўриниб турибди.

Шу сабабли яримўтказгич сиртида коваклар концентрацияси камайиб, электронлар концентрацияси ортади. Коваклар ва электронлар концентрацияси мос равишда қуйидаги ифодалар билан аниқланади:

, (8.3)
. (8.4)
Тақиқланган зона ўрта сатҳи W_i ни Ферми сатҳи кесувчи текисликда электронлар концентрацияси коваклар концентрациясига тенг бўлади.
Кичкина ташқи кучланиш U берилганда Ферми сатҳи W_i сатҳдан пастда бўлади. Шунинг учун камбағаллашган соҳада электронлар концентрацияси коваклар концентрациясидан кичик бўлади (8.2,а-расмда улар кўрсатилмаган). Кучланиш қиймати ортиши билан коваклар қочаверади, камбағаллашган қатлам эса кенгаяверади. Шу билан биргаликда яримўтказгич сиртига кўпроқ электронлар тортилади. Яримўтказгич сиртида электронлар концентрацияси уларнинг сирт томонга дрейфланиши ва яримўтказгич сиртида ҳамда камбағаллашган соҳа ҳажмида иссиқликдан генерацияланиш тезлигининг ортиши ҳисобига кўпаяди.
Одатда электронларнинг иссиқликдан генерацияланиш токи жуда кичик, шунинг учун истоксиз МДЯ – тузилмада инверс қатлам шаклланиши жуда секин (1 мкс дан 10 с гача) содир бўлади.
а)

б)


в)

8.2-расм. МДЯ – тузилмаларда > ҳолатда

(инверс қатлам ҳосил бўлганда) майдон эффекти (а),
потенциал тақсимланиши (б) ва зоналар энергетик диаграммаси (в).

Ортиб борувчи электронлар заряди қолган коваклар зарядидан ортганда сиртқи қатламда ўтказувчанлик тури ўзгаради (инверсияланади).

Сирт потенциали бўсағавий қийматдан катта бўлганда ўтказувчанлик тури инверсияси содир бўлади
. (8.5)
Электронлар (ноасосий заряд ташувчилар) ҳосил қилган қатлам 2 (8.5,а-расм) инверс қатлам деб аталади. > бўлганда ушбу қатлам МДЯ транзисторларда истокдан стокка ток ўтказувчи канал бўлиб қолади.
Таҳлил кўрсатишига қараганда, инверс қатламда электронлар концентрацияси ва майдон кучланганлиги сиртдан ичкарига кирган сари кескин камаяди. Майдон кучланганлиги, у билан бирга электронлар концентрацияси е марта камаювчи масофа
(8.6)