7/23/2019 Tranzistoare Cu Efect de Camp Proiect

1/11

UNIVERSITATEA HYPERION BUCURESTI

FACULTATEA DE STIINTE EXACTE SI INGINERESTISPECIALIZAREA INFORMATICA

PROIECT ELEMENTE DE MICROELECTRONICA SI HARD

TRANZISTOARE CU EFECT DE CMP

Student: Banica Florin Cristian

2015

7/23/2019 Tranzistoare Cu Efect de Camp Proiect

2/11

2

TRANZISTOARE UNIPOLARE (CU EFECT DE CMP)

Denumirea de tranzistoare unipolare provine de la faptul c!la procesul de conduc"ieparticip!numai un singur tip de purt!tori de sarcin!: electroni sau goluri. Ace#tia circul!printr-un canal de tippsau n. Func"ionarea tranzistoarelor unipolare se bazeaz!pe varia"iarezisten"ei unui strat de material semiconductor, prin care curentul este obligat s!circule, cuajutorul unui cmp electric transversal pe direc"ia de curgere a purtatorilor de sarcin!, produsde semnalul de comand!. De aceea, aceste tranzistoare se mai numesc #i trazistoare cu efect decmp (TEC n limba romn!sau FET field-effect transistorin limba englez!.)

Tranzistorul cu efect de cmp este un dispozitiv cu trei terminale:!

Sursa electrodul de unde pleac!sarcinile electrice! Drena electrodul c!tre care se ndreapt!sarcinile electrice

!

Poarta electrodul care comand!comportarea dispozitivului

Exist!trei principale tipuri de tranzistoare cu efect de cmp:! Tranzistoare cu efect de cmp cu jonctiune (TEC-J)! Tranzistoare cu efect de cmp cu structur!metal-oxid-semiconductor (TEC MOS)!

Tranzistoare cu p!turi sub"iriDeoarece tranzistorul cu p!turi sub"iri este de fapt tot un tranzistor de tip MOS, se vor

prezenta numai primele dou!tipuri de tranzistoare cu efect de cmp.Datorit!urm!toarelor propriet!"i, TEC sunt preferate sau de nenlocuit cu tranzistoare

bipolare:! Ca dispozitive comandate n tensiune TEC prezint!impedan"!de intrare foarte

mare chiar peste !M14

10 !

TEC pot fi utilizate ca rezisten"e comandate n tensiune #i ocup!, n tehnologieintegrat!, o arie mai mic!dect rezisten"a echivalent!.

! TEC au o arie mic!n raport cu tranzistoarele bipolare; de aici rezult!avantaje

pentru fabricarea circuitelor complexe, ca de exemplu microprocesoare, memorii,etc.

TRANZISTOARE CU EFECT DE CMP CU JONC$IUNE (TEC-J)

Un tranzistor de tip TEC-J este format dintr-un bloc semiconductor, de anumit tip,psaun. n extremit!"ile acestui bloc se depun dou!contacte ohmice numite sursa (S), #i respectivdren!(D). n zona central!dintre surs!#i dren!se formeaz!prin impurificare o regiune de tipopus blocului semiconductor, al c!rei contact metalic se nume#tepoart!(P).O zon!de acela#i tipca #i al por"ii (un substrat) se creeaz! de cealalt!parte a blocului semiconductor, contactulcorespunz!tor fiind numit baz!(B). Electrozii por"ii #i bazei sunt lega"i electric ntre ei (FIG. 1).

Prin aplicarea unei surse de alimentare ntre surs!#i dren!prin canalul de trecereformat ntre ele #i m!rginit de regiunile por"ii #i bazei, circul!purt!torii majoritari de tipulcorespunz!tor blocului semiconductor central (goluri n cazul blocului p, electroni pentru bloculde tip ). Datorit!form!rii acestui canal, tranzistoarele cu efect de cmp, cu bloc central de tip p

7/23/2019 Tranzistoare Cu Efect de Camp Proiect

3/11

3

se numesc cu canal de tip p iar cele de tip n , cu canal de tip n. n cazul primei categorii, detip p, tensiunea de alimentare se aplic!cu polul pozitiv pe surs!#i negativ pe dren!, iar la cele cucanal de tip n, cu polul negativ pe surs!#i cel pozitiv pe dren!. Deci, polarizarea surseicorespunde tipului blocului central.

Fenomenele ce apar ntr-un TEC-J sunt asem!n!toare la cele dou!tipuri, dar curentuleste dat de purt!torii diferi"i: de goluri la tipul p #i de electroni la tipul n.n

FUNC$IONAREA TEC-J CU CANAL DE TIP P

Se va examina un tranzistor cu efect de cmp, avnd un canal de tip p, tensiunea dealimentare este legat!cu polul pozitiv la surs!#i cel negativ la dren!. Studiul comport!riitranzistorului trebuie f!cut n trei situa"ii:

a) Cu poart!nepolarizat!(liber!);b) Cu poart!legat!la polaritatea sursei;c)

Cu poart!polarizat!separat.

a) n cazul tranzistorului cu canal p considerat, la aplicarea sursei de alimentare ntre surs!#i dren!, n blocul semiconductor central apare un curent dat de goluri purt!tori majoritari airegiunii canalului.

La variarea tensiunii continue aplicate, curentul variaz!n mod propor"ional,tranzistorul comportndu-se ca o rezisten"!de valoare constant!.

b) Poarta se leag!direct la surs!, polarizarea ntre surs!#i dren!fiind cea descris!anterior.n aceast!situa"ie, datorit!trecerii curentului ntre surs!#i dren!, n interiorul

7/23/2019 Tranzistoare Cu Efect de Camp Proiect

4/11

4

semiconductorului apare o c!dere de tensiune, astfel nct fiecare punct are un poten"ial negativfa"!de surs!, de o anumit!valoare absolut!, ce descre#te ntre dren!#i surs!. n dreptul por"ii,respectiv al bazei se formeaz!dou!jonc"iunipnpolarizate invers. ntre regiunilep#i n alefiec!rei jonc"iuni se formeaz!regiuni de trecere ce constituie izolatoare pentru curentul electric.Por"iunea din blocul central delimitat!de regiunile de trecere ale celor dou!jonc"iuni senume#te canal. Curentul electric poate circula doar prin canal, a c!rei form!se poate observa nFIG. 1. Deoarece grosimea regiunii de trecere cre#te odat!cu cre#terea tensiunii inverse, rezult!un canal, a c!rui sec"iune este mai mare spre surs!avnd l!"imea cea mai mic!n apropiereadrenei, la aceea#i valoare a tensiunii de dren!aplicat!. Din acest motiv rezisten"a canalului, carevariaz!invers propor"ional cu sec"iunea, este mai mare #i curentul de dren!este mai mic dectn cazul cnd poarta era liber!, pentru o aceea#i tensiune aplicat!ntre surs!#i dren!.

c) Tranzistorul TEC-J are n acest ultim caz dou!surse de polarizare aplicate: una ntresurs!#i dren!(

DE ) #i a doua ntre poart!#i surs!( pE ), cu polul pozitiv pe poart!#i cel negativ

pe surs!(FIG. 1). Vari"ia curentului de dren!poate fi urm!rit!n dou!situa"ii:!

Se p!streaz!tensiunea de poart!pE constant!, variind tensiunea de dren! DE ,

pentru diferite valori ale tensiunii de poart!(caracteristici de ie#ire);

!

Se p!streaz!tensiunea de dren! DE constant!#i se variaz!cea de poart! pE ,pentru diverse valori ale tensiunii de dren!(caracteristici de transfer).

7/23/2019 Tranzistoare Cu Efect de Camp Proiect

5/11

5

FUNC$IONAREA TEC-J CU CANAL DE TIP N

Vom examina #i tranzistorul cu efect de cmp cu jonc"iune cu canal de tip n. n FIG. 4.este reprezentat simbolul geometric al TEC-J cu canal de tip n, montat n conexiunea cu sursacomun!(SC), mpreun!cu sensurile pozitive alese pentru semnalele de la cele dou!por"i.Semnalele de intrare sunt tensiunea dintre poart!#i surs!(

PSV ) #i curentul de poart!

PI , iar cele

de ie#ire sunt tensiunea dintre dren!#i surs!(DS

V ) #i curentul de dren!D

I .

Pentru ca jonc"iuneapna por"ii (jonc"iunea de comand!) s!fie polarizat!invers #i s!nuconsume putere, TEC-J cu canal n lucreaz!cu tensiuni de dren!pozitive #i tensiuni de poart!negative ( ,0>

DSV 0