Тешнер создали эквивалент вакуумного триода, называемого триодом с огра* ничением тока пространственным зарядом. Зулиг, кроме того, внес еще один важный вклад - его прибор имел вертикальную структуру, которую сейчас имеет почти каждый серийный мощный ПТ.

Исследования в Японии за этот период характеризовались относительно слабой активностью, и лишь Нншидзава и Ватанабе из университета Тохоку запатентовали в 1950 г. прибор, названный ими аналоговым транзистором.

Время патентования изобретений Зулига и Тешнера примерно совпадало с временем заключения контракта на проведение исследования и разработки высокочастотного мощного ПТ между Управлением сухопутных войск США, а позднее Министерством ВМС США и фирмой RCA. Как стало очевидным из последнего доклада, опубликованного Управлением сухопутных войск в 1968 г., в этой работе не были использованы идеи Зулига и Тешнера. Если бы сотрудники фирмы RCA воспользовались решениями, предложенными этими учеными, то затраченные средства принесли бы более обильные плоды.

Одновременно с Зулигом и Тешнером японские специалисты разработали аналоговый (полевой) транзистор, причем направление их работ во многом совпадало с направлением работ Зулига. Их аналоговый транзистор, названный позднее статическим индукционным транзистором (СИТ), отличается способностью управлять большой мощностью на высоких частотах.

Одновременно с публикацией результатов исследований Нишидзавы, Ватанабе и их сотрудников фирма Japanese Eleclrotechnical Laboratory сообщила в 1969 г. о создании нового прибора, который повлек за собой революционные изменения в технологии. Этим прибором оказался теперь уже хорошо известный вертикальный V-образный МДП-транзистор (УМДП-транзистор), характеристики которого больше не зависели так жестко от ограниченной точности фотолитографических процессов.

К концу 70-х годов мощные ПТ завоевали всеобщее признание, и каждый год появлялись все новые технологические методы их изготовления. Вслед за УМДП-транзистором, который был первым промышленным мощным ПТ, создан методом двойной диффузии вертикальный МДП-транзистор (ДМДП-транзис-тор) В это же десятилетие в Японии был разработан статический индукционный транзистор, который вскоре нашел применение в высококачественных усилителях мощности сигналов звукового диапазона частот.

На рис. 1.11 показаны некоторые образцы первых мощных ПТ, о которых говорилось на последних страницах этой главы.

2. ТИПЫ МОЩНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

2.1. Введение

В предыдущей главе мы рассмотрели полевые транзисторы двух основных типов: ПТ с управляющим р-п переходом и МДП-транзистор. Первый из них {п- или р-канальный) всегда имеет встроенный канал (см. рис. 1.1) и работает в режиме, который принято называть режимом обеднения канала носителями или просто режимом обеднения. Второй МДП-транзистор (п- или. р-канальный) можно сконструировать так, чтобы он имел либо

Наиболее популярным представителем МДП-транзисторов такого типа является HEXFET фирмы International Rectifier (США).

встрОеиный 1иа«ал и работал как в режиме обеднения, так и обо-тащения, либо индуцированный канал и работал только в режиме обогащения.

Наверное здесь стоило бы еще раз кратко рассмотреть основ-.ные различия между ПТ с встроенным и индуцированным кана--лами, поскольку знание основных принципов работы и тех, и других приборов соверщенно необходимо для понимания и правильного применения мощных ПТ.

2.2. Полевые транзисторы с встроенным каналом

Так как мы отнесли ПТ с управляющим р-п переходом к при-•борам с встроенным каналом, работающим в режиме обеднения, то воспользуемся им в качестве модели для изучения принципа работы таких приборов.

Полевой транзистор С (встроенным каналом имеет две рабочие области, первую из которых часто называют триодной (крутой) областью вольт-амперной характеристики, а вторую- пен-тодной (пологой) областью. Мы можем более детально изучить -ЭТИ области, обратившись к семейству выходных характеристик

Триодная область

Область

Пентоднан область пробоя

Рис. 2.1. Типичные выходные характеристики полевых транзисторов с и управляющим р-п переходом

(рис. 2.1). Область, расположенная ниже кривой, абсциссы которой соответствуют напряжению отсечки канала в области стока при

-различных напряжениях на затворе, является триодной и в ней /с зависит от (и в несколько меньшей степени от t/g ). Вы-

ше этой кривой характеристики схожи с характеристикой пентода, так как появляется область насыщения, где /с зависит только от [/зи Эти области играют важную роль. Когда ПТ используется как переключатель, то он работает в триоднои области, а когда как усилитель напряжения, то в пентодной.

Можно отчетливо представить себе работу ПТ с управляющим р-п переходом как в триодной, так и в пентодной областях, обратившись к ipHC. 2.2. На рис. 2.2,а напряжение сток - исток Vqii меньше напряжения отсечки f/oTc, и образующийся обедненный слой сужает канал, уменьшая поток основных носителей в соответствии в законом Ома. Эту область мы называем триодной Рис. 2.2. Обедненные области в поле-или областью сопротивления, вам транзисторе с управляющим р-п На рис. 2.2,6 напряжение переходом, создаваемые напряжением

\, сток - исток (затвор);

превышает С/отс, что вызывает U<u,,, (а)- u>Uo,, (б) такое сужение канала обедненным слоем, когда любое

дальнейшее увеличение f/H уже никак не влияет на проводимость, канала. Эту область мы называем также областью насыщения.

3 Обедненная область >)

2.3. Полевые транзисторы с индуцированным каналом

Так как ПТ с индуцированным каналом могут быть реализованы только в виде МДП-транзисторов, то в качестве модели воспользуемся идеализированным поперечным сечением прибора (рис. 2.3). В гл. 1 мы рассматривали изолированный металлический электрод затвора как одну пластину конденсатора. Когда на эту пластину подается напряжение, то в подложке, отделенной от нее слоем двуокиси кремния, появляется заряд противоположного знака. В нашей модели - р-канальном МДП-транзисторе - подложка «-типа, естественно, дает избыток электронов, которые мигрируют к границе раздела двуокись кремния - полупроводник. Если подать на затвор положительное напряжение, это вызовет скопление еще большего числа электронов под диэлектриком затвора, и кагаал будет отсутствовать. Бели подать на элект-