Structura si principiul de functionare ale TEC- MOS

Structura si principiul de functionare ale TEC- MOS

La tranzistoareleTEC - MOS (Metal Oxide Semiconductor) grila este izolata de semiconductor prin intermediul unui strat de oxid de siliciu foarte subtire. In functie de modul de formare a canalului de conductie al curentului electric, tranzistoarele TEC-MOS se clasifica in doa categorii:

TEC-MOS cu canal indus

TEC-MOS cu canal initial

Structura TEC-MOS cu canal indus este formata dintr-un substrat de material semiconductor, de exemplu de tip p, iar zona centrala a suprafetei superioare a materialului este acoperita cu un strat subtire de oxid de siliciu care este un foarte bun izolant electric. Suprafata stratului de oxid este metalizata. Aceasta este structura Metal-Oxid-Semiconductor care da numele tranzistorului.

In substratul semiconductor de tip p, la marginile stratului de oxid, se creeaza doua insule de tip n, ai caror electrozi metalici sunt sursa (S) si drena (D) (figura 2.1.1.). Electrodul de comanda numit grila (G) este conectat la suprafata metalica a stratului de oxid. Un al patrulea electrod, numit baza (B), este conectat la substratul sermiconductor si este de obicei legat intern la sursa.

Fig. 2.1.1. Structura TEC-MOS cu canal n indus

Functionarea TEC - MOS

Pentru studierea functionarii se considera ca se aplica o tensiune intre sursa si drena, cu polul negativ la S si polul pozitiv la D (la fel ca la TEC-J, sursa va avea polaritatea canalului, drena avand polaritate inversa)

Daca grila nu este polarizata atunci intre sursa si drena sunt trei zone n, p si n care sunt echivalente cu doua diode asezate in opozitie si de aceea curentul nu poate trece.

Daca se scurtcircuiteaza grila la sursa se constata ca nici in acest caz nu exista curent de drena deoarece jonctiunea drena substrat este polarizata invers si nu permite inchiderea circuitului.

Daca insa grila este polarizata cu o tensiune pozitiva U_GS suficient de mare atunci intreaga tensiune se regaseste pe stratul izolant, structura MOS se comporta ca un condensator plan. Pe contactul metalic al grilei apar sarcini pozitive si, prin influenta electrostatica, pe partea opusa, adica in substrat apar sarcini negative, unind cele doua regiuni intre ele printr-un canal de tip n. Se spune ca apare un canal indus prin care poate circula curentul de drena. Tensiunea U_GS la care se induce canalul si apare curentul se numeste tensiune de prag. Cu cat va fi mai mare tensiunea pe grila, cu atat va fi mai mare numarul electronilor atrasi in stratul conductor si largimea canalului indus, precum si curentul format de acestia.

Structura pentru TEC-MOS cu canal initial este asemanatoare cu a celui cu canal indus, cu deosebirea ca intre sursa si drena, la suprafata substratului semiconductor exista un canal conductor. (fig.2.1.2.).

Functionarea TEC-MOS cu canal initial implica unele deosebiri fata de cel cu canal indus deoarece existenta canalului face ca prin tranzistor sa circule un curent de drena pentru tensiuni de grila atat pozitive cat si negative. La TEC cu canal initial de tip n tensiunile pozitive pe grila vor mari conductanta canalului si curentul de drena (pentru o tensiune de drena data) pentru ca atrag mai multi electroni in canal, iar tensiunile negative vor micsora conductanta canalului, pentru ca resping electronii din canal. La tensiune de grila zero curentul de drena nu mai este nul ci are o anumita valoare.

Fig. 2.1.2. Structura TEC-MOS cu canal n initial

Simbolurile TEC - MOS sunt prezentate in figura 2.1.3. si pun in evidenta deosebirile intre tranzistoarele cu canal indus si cele cu canal initial.

Fig. 2.1.3. Simbolurile tranzistoarelor TEC - MOS