Современная электроника №3/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 17 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2023 при значительном снижении Ru по сравнению с существующими анало - гами может не только повышаться кру - тизна транзистора S , но и существенно уменьшаться его выходное сопротивле - ние , что , в свою очередь , должно при - вести к изменению вида выходных вольт - амперных характеристик . На основе этих качественных поло - жений авторами [5] была предложе - на конструкция транзистора с управ - ляющим p-n- переходом , отличающаяся от ранее известных конструкций очень малым расстоянием между затвором и истоком , малыми размерами областей затвора , близких по форме к цилин - дрическим , и очень низкой концентра - цией примеси в канале . Схематически конструкция прибора представле - на на рис . 1, а его выходные харак - теристики – на рис . 2. Как следует из рис . 2, транзистор с этой конструкци - ей имеет ненасыщающиеся исходные характеристики « триодного » типа . Появление таких характеристик свя - зывается с выполнением соотношения R u · S * < 1 во всей рабочей области зна - чений токов и напряжений стока [7]. По принятой к настоящему време - ни в литературе терминологии дан - ный прибор является транзистором со статической индукцией со скры - тым ( захороненным ) затвором . Прин - цип его действия сводится к следую - щему . При отсутствии напряжения на затворе (U зи = 0) каналы « открыты », и ВАХ транзистора близка к ВАХ полу - проводникового n + -n – -n + - резистора . С увеличением обратного напряже - ния на управляющем p + -n – - переходе его ОПЗ расширяется и перекрывает канал , вызывая отсечку тока стока . Ввиду малой глубины отрицатель - ной обратной связи , обусловленной малым значением R и , прибор являет - ся « плохим генератором тока » и может быть блокирован относительно невы - соким потенциалом затвора при задан - ном U си . Напряжённость электриче - ского поля вблизи истока p + - затворов на стадии блокирования оказывает - ся направленной таким образом , что выходящие из истока электроны тор - мозятся и не могут преодолеть возник - ший потенциальный барьер . Напря - жённость поля в любой точке вдоль канала является векторной суммой напряжённостей тормозящего поля затвора и ускоряющего поля стока ( исток обычно соединяется с зем - лей ). При возрастании напряжения на стоке напряжённость увеличивается : , где Δ U си – приращение напряжения сток - исток ; W о – расстояние между электроней - тральной областью стока и « внутрен - ним » затвором . В нулевом приближении прираще - ние напряжённости поля затвора мож - но определить из соотношения [5]: , где W з – расстояние между электроней - тральной областью истока и « внутрен - ним » затвором . При неизменном U зи и возрастании U си неизменен , а увеличивается , и при выполнении условия > ток в канале возобновляется , т . е . при - бор открывается напряжением на стоке . Из соотношений (6)–(8) можно оценить коэффициент усиления по напряжению таких структур : . Рис . 1. Структура кристалла транзистора со статической индукцией [5] Рис . 2. Выходные ВАХ транзистора со статической индукцией [5] На основании рассмотренных меха - низмов включения и запирания в работе [5] предложено назвать при - боры этого типа « приборами со ста - тической индукцией » ( англ . – Static Induction Transistor – SIT), поскольку их работа основана на эффекте стати - ческой индукции через объёмно - заря - женный диэлектрик . Дальнейшие исследования выход - ных ВАХ , проведённые в работе [8], показали , что в области малых значе - ний ток стока растёт экспоненциаль - но при увеличении U си . В области боль - ших значений токов выходные ВАХ приближаются к линейным , что свя - зывают с увеличением сопротивления канала и приближением произведения R и · S * к единице . Наконец , в области весьма больших значений токов сто - ка , которые зачастую не достигаются в реальных приборах в допустимых рабо - чих режимах , эффект сужения канала вследствие омического падения напря - жения на его сопротивлении становит - ся доминирующим , и ВАХ транзистора переходят в « квазипентодные », подоб - но ВАХ полевых транзисторов с длин - ным каналом . Распределение потенциала по оси канала транзистора со статической индукцией показано на рис . 3. С ростом напряжения стока потен - циальный барьер , обусловленный действием обратносмещённого p-n- перехода затвора , понижается и сдви - гается в сторону истока [9]. Эффект уменьшения высоты барьера , пре - пятствующего протеканию основных носителей заряда в канале , эквива - лентен повышению прямого смеще - ния на обычном p-n- переходе с той лишь разницей , что в СИТ прово - димость обусловлена только одним (6) (7) (8) (9)