Site Loader

Виды полевых транзисторов: МДП, схемы, характеристики ВАХ

рис. 1.97Полевые транзисторы с изолированным затвором.

В транзисторах этого типа затвор отделен от полупроводника слоем диэлектрика, в качестве которого в кремниевых приборах обычно используется двуокись кремния. Эти транзисторы обозначают аббревиатурой МОП (металл-окисел-полупроводник) и МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). В англоязычной литературе их обычно обозначают аббревиатурой MOSFET или MISFET (Metal-Oxide (Insulator) —Semiconductor FET).

В свою очередь МДП-транзисторы делят на два типа.

В так называемых транзисторах со встроенным (собственным) каналом (транзистор обедненного типа) и до подачи напряжения на затвор имеется канал, соединяющий исток и сток.

В так называемых транзисторах с индуцированным каналом (транзистор обогащенного типа) указанный выше канал отсутствует.

МДП-транзисторы характеризуются очень большим входным сопротивлением. При работе с такими транзисторами надо предпринимать особые меры защиты от статического электричества. Например, при пайке все выводы необходимо закоротить.

МДП-транзистор со встроенным каналом.

Канал может иметь проводимость как p-типа, так и n-типа. Для определенности обратимся к транзистору с каналом p -типа. Дадим схематическое изображение структуры транзистора (рис. 1.97), условное графическое обозначение транзистора с каналом p-типа (рис. 1.98, а) и с каналом n-типа (рис. 1.98, б). Стрелка, как обычно, указывает направление от слоя p к слою n.

рис. 1.98

Рассматриваемый транзистор (см. рис. 1.97) может работать в двух режимах: обеднения и обогащения.

Режиму обеднения соответствует положительное напряжение uзи. При увеличении этого напряжения концентрация дырок в канале уменьшается (так как потенциал затвора больше потенциала истока), что приводит к уменьшению тока стока.

Если напряжение uзи больше напряжения отсечки, т. е. если u зи>uзи

отс, то канал не существует и ток между истоком и стоком равен нулю. 

Режиму обогащения соответствует отрицательное напряжение uзи. При этом, чем больше модуль указанного напряжения, тем больше проводимость канала и тем больше ток стока.

Приведем схему включения транзистора (рис. 1.99). рис. 1.99

На ток стока влияет не только напряжение uзи, но и напряжение между подложкой и истоком uпи. Однако управление по затвору всегда предпочтительнее, так как при этом входные токи намного меньше. Кроме того, наличие напряжения на подложке уменьшает крутизну.

Подложка образует с истоком, стоком и каналом p-n-переход. При использовании транзистора необходимо следить за тем, чтобы напряжение на этом переходе не смещало его в прямом направлении. На практике подложку подключают к истоку (как показано на схеме) или к точке схемы, имеющей потенциал, больший потенциала истока (потенциал стока в приведенной выше схеме меньше потенциала истока).

Изобразим выходные характеристики МДП-транзистора (встроенный p-канал) типа КП201Л (рис. 1.100) и его стокозатворную характеристику (рис. 1.101). рис. 1.100 рис. 1.101

МДП-транзистор с индуцированным (наведенным) каналом.

Канал может иметь проводимость как p-типа, так и n-типа. Для определенности обратимся к транзистору с каналом p-типа. Дадим схематическое изображение структуры транзистора (рис. 1.102), условное графическое обозначение транзистора с индуцированным каналом p -типа (рис. 1.103, а) и каналом n-типа (рис. 1.103, б). рис. 1.102

рис. 1.103

При нулевом напряжении uзи канал отсутствует (рис. 1.102) и ток стока равен нулю. Транзистор может работать только в режиме обогащения, которому соответствует отрицательное напряжение uзи. При этом uиз > 0.Если выполняется неравенство uиз>u из порог, где u из порог — так называемое пороговое напряжение, то между истоком и стоком возникает канал p-типа, по которому может протекать ток.

Канал p-типа возникает из-за того, что концентрация дырок под затвором увеличивается, а концентрация электронов уменьшается, в результате чего концентрация дырок оказывается больше концентрации электронов.

Описанное явление изменения типа проводимости называют инверсией типа проводимости, а слой полупроводника, в котором оно имеет место (и который является каналом), — инверсным (инверсионным). Непосредственно под инверсным слоем образуется слой, обедненный подвижными носителями заряда. Инверсный слой значительно тоньше обедненного (толщина инверсного слоя 1 · 10

– 9…5 · 10– 9 м, а толщина обедненного слоя больше в 10 и более раз).

Изобразим схему включения транзистора (рис. 1.104), выходные характеристики (рис. 1.105) и стокозатворную характеристику (рис. 1.106) для МДП-транзистора с индуцированным p-каналом КП301Б. рис. 1.104 рис. 1.105

рис. 1.106Полезно отметить, что в пакете программ Micro-Cap II для моделирования полевых транзисторов всех типов используется одна и та же математическая модель (но, естественно, с различными параметрами).

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор – это полупроводниковый преобразовательный прибор, в котором ток, текущий через канал, управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения  между затвором и истоком. Предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.

Полевые транзисторы применяются в усилительных каскадах с большим входным сопротивлением, ключевых и логических устройствах, при изготовлении микросхем.

Принцип действия полевых транзисторов снован на использовании носителей заряда только одного знака (электронов или дырок). Управление током, осуществляется изменением проводимости канала, через который протекает ток транзистора под воздействием электрического поля. Поэтому эти транзисторы называют полевыми.

По способу создания канала различают полевые транзисторы с затвором в виде управляющего р-n- перехода и с изолированным затвором (МДП — или МОП — транзисторы): встроенным каналом и индуцированным каналом.

В зависимости от проводимости канала полевые транзисторы делятся на полевые транзисторы с каналом р- типа и полевые транзисторы с каналом n- типа. Канал р- типа обладает дырочной проводимостью, а n- типа – электронной.

Полевой транзистор с управляющим р-n- переходом – это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала р-n-переходом, смещенным в обратном направлении.

Устройство полевого транзистора с управляющим р-n-переходом (каналом n- типа)

 

Условное обозначение полевого транзистора с р-n-переходом и каналом n- типа (а), каналом р- типа (б)

 

null

Каналом полевого транзистора называют область в полупроводнике, в которой ток основных носителей заряда регулируется изменением ее поперечного сечения. Электрод, через который в канал входят носители заряда, называют истоком. Электрод, через который из канала уходят основные носители заряда — сток. Электрод, для регулирования поперечного сечения канала за счет управляющего напряжения — затвор.

 Управляющее (входное) напряжение подается между затвором и истоком. Напряжение Uзи является обратным для обоих р-n- переходов. Ширина  р-n- переходов, а, следовательно, эффективная площадь поперечного сечения канала, его сопротивление и ток в канале зависят от этого напряжения. С его ростом расширяются р-n- переходы, уменьшается площадь сечения токопроводящего канала, увеличивается его сопротивление, а, следовательно, уменьшается ток в канале. Следовательно, если между истоком и стоком включить источник напряжения Uси, то силой тока стока Iс, протекающего через канал, можно управлять путем изменения сопротивления (сечения) канала с помощью напряжения, подаваемого на затвор. На этом принципе и основана работа полевого транзистора с управляющим р-n- переходом.

При напряжении Uзи = 0 сечение канала наибольшее, его сопротивление наименьшее и ток Iс получается наибольшим. Ток стока Iс нач при Uзи = 0 называют начальным током стока. Напряжение Uзи, при котором канал полностью перекрывается, а ток стока Iс становится весьма малым (десятые доли микроампер), называют напряжением отсечки Uзи отс.

 

 Статические характеристики полевого транзистора с управляющим р-n- переходом

Стоковые (выходные) характеристики полевого транзистора с р-n- переходом и каналом n- типа, отражают зависимость тока стока от напряжения Uси при фиксированном напряжении Uзи: Ic = f(Uси) при Uзи = const.

 

null

Вольт-амперные характеристики полевого транзистора с р-п- переходом и каналом п- типа: а – стоковые; б –  стокозатворная 

Особенностью полевого транзистора является то, что на проводимость  канала оказывает влияние и управляющее напряжение Uзи, и напряжение Uси. При Uси = 0 выходной ток Iс = 0. При Uси > 0 (Uзи = 0) через канал протекает ток Ic, в результате создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока. Суммарное падение напряжения участка исток-сток равно Uси. Повышение напряжения Uси вызывает увеличение падения напряжения в канале и уменьшение его сечения, а следовательно, уменьшение проводимости канала. При некотором напряжении Uси происходит сужение канала, при котором границы обоих р-n- переходов сужаются и сопротивление канала становится высоким. Такое напряжение Uси называют напряжением насыщения Uси нас. При подаче на затвор обратного напряжения Uзи происходит дополнительное сужение канала, и его перекрытие наступает при меньшем значении напряжения Uси нас. В рабочем режиме используются пологие участки выходных характеристик. 

 

Полевые транзисторы с изолированным затвором

 

У полевого транзистора с изолированным затвором (МДП — транзистор), затвор отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. МДП — транзисторы в качестве диэлектрика используют оксид кремния SiO2. Другое название таких транзисторов – МОП — транзисторы ( металл-окисел-полупроводник).

Принцип действия МДП — транзисторов основан на изменении проводимости поверхностного слоя полупроводника под воздействием поперечного электрического поля. Поверхностный слой, является токопроводящим каналом этих транзисторов. МДП — транзисторы выполняют двух типов – со встроенным каналом и с индуцированным каналом.

null

Конструкция МДП — транзистора со встроенным каналом n-типа. В исходной пластинке кремния р- типа с относительно высоким удельным сопротивлением, с помощью диффузионной технологии созданы две легированные области с противоположным типом электропроводности – n. На эти области нанесены металлические электроды – исток и сток. Между истоком и стоком имеется поверхностный канал с электропроводностью n- типа. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика. На этот слой нанесен металлический электрод – затвор. Наличие слоя диэлектрика позволяет подавать на затвор управляющее напряжение обеих полярностей.

null

 

При подаче на затвор положительного напряжения,создающимся электрическим полем дырки из канала будут выталкиваться в подложку, а электроны — из подложки в канал. Канал обогащается – электронами, и его проводимость увеличивается при возрастании ток стока . Это называется режим обогащения.

При подаче на затвор отрицательного напряжения, относительно истока, в канале создается электрическое поле, под влиянием которого электроны выталкиваются из канала в подложку, а дырки втягиваются из подложки в канал. Канал обедняется основными носителями заряда, проводимость уменьшается, а ток стока уменьшается. Такой режим транзистора называют режимом обеднения.

В таких транзисторах при Uзи = 0, если приложить напряжение между стоком и истоком (Uси > 0), протекает ток стока Iс нач, называемый начальным и, представляющий собой поток электронов.

null

Канал проводимости тока не создается, а образуется благодаря притоку электронов из полупроводниковой пластины, при приложения к затвору напряжения положительной полярности относительно истока. При отсутствии этого напряжения канала нету, и между истоком и стоком n-типа расположен только кристалл р- типа, а на одном из р-n- переходов получается обратное напряжение. В этом состоянии сопротивление между истоком и стоком велико, и транзистор заперт. Но при подаче на затвор положительное напряжение, под влиянием поля затвора электроны будут перемещаться из областей истока и стока и из р- области к затвору. Когда напряжение затвора превысит пороговое значение Uзи пор, в поверхностном слое концентрация электронов превысит концентрацию дырок, и произойдет инверсия типа электропроводности, индуцируется токопроводящий канал n-типа, соединяющий области истока и стока. Транзистор начинает проводить ток. Чем больше положительное напряжение затвора, тем больше проводимость канала и ток стока. Транзистор с индуцированным каналом может работать только в режиме обогащения.

null

 

Условное обозначение МДП — транзисторов:

а − со встроенным каналом n- типа;

б − со встроенным каналом р- типа;

в − с выводом от подложки;

г − с индуцированным каналом n- типа;

д − с индуцированным каналом р- типа;

е − с выводом от подложки.

 

Статические характеристики полевых МДП — транзисторов.

При Uзи = 0 через прибор протекает ток, определяемый исходной проводимостью канала. В случае приложения к затвору напряжения Uзи < 0 поле затвора оказывает отталкивающее действие на электроны – носители заряда в канале, что приводит к уменьшению их концентрации в канале и проводимости канала. Вследствие этого стоковые характеристики при Uзи < 0 располагаются ниже кривой, соответствующей Uзи = 0.

При подаче на затвор напряжения Uзи >  0 поле затвора притягивает электроны в канал из полупроводниковой пластины р- типа. Концентрация носителей заряда в канале увеличивается, проводимость канала возрастает, ток стока Iс увеличивается. Стоковые характеристики при Uзи > 0 располагаются выше исходной кривой при Uзи = 0.

Отличие стоковых характеристик заключается в том, что управление током транзистора осуществляется напряжением одной полярности, совпадающей с полярностью напряжения Uси. Ток Ic = 0 при Uси = 0, в то время как в транзисторе со встроенным каналом для этого необходимо  изменить полярность  напряжения на затворе относительно истока.

Параметры МДП — транзисторов аналогичны параметрам полевых транзисторов с р-n- переходом. По входному сопротивлению МДП — транзисторы имеют лучшие показатели, чем транзисторы с р-n- переходом.

 

схемы включения

Полевой транзистор можно включать с общим истоком-а (ОИ), общим стоком-в (ОС) и общим затвором-б (ОЗ).

nullnull

 

Чаще всего применяется схема с ОИ. Каскад с общим истоком дает очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не дает усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем имеет ограниченное применение.

 

усилительный каскад на полевых транзисторах

 

null

Схема усилителя, выполненного по схеме с ОИ.

Транзистор в режиме покоя обеспечивается постоянным током стока Iсп и соответствующим ему напряжением  сток-исток Uсип. Этот режим обеспечивается напряжением смещения на затворе полевого транзистора Uзип. Это напряжение возникает на резисторе Rи при прохождении тока Iсп (URи = Iсп Rи) и прикладывается к затвору благодаря гальванической связи через резистор R3. Резистор Rи, кроме обеспечения напряжения смещения затвора, используется также для температурной стабилизации режима работы усилителя по постоянному току, стабилизируя Iсп. Чтобы на резисторе Rи не выделялась переменная составляющая напряжения, его шунтируют конденсатором Си. Этим и обеспечивают постоянство коэффициента усиления каскада.

   Справочники радиодеталей

Что называетс затвором, а что стоком в транзисторе?

Транзистор транзистору рознь. Приведенные в вопросе термины относятся к т.наз. полевому транзистору — усилителю, управляемому потенциалом, а не током, как в обычных (биполярных) транзисторах. Затвор — управляющий электрод, потенциал на котором определяет интенсивность тока между истоком и стоком. Исток — аналог коллектора, сток — эмитера.

сток=эмиттер, затвор=база….если я не ошибаюсь<br>

На щет стока, думаю правельно, ну а затвор… даже незнаю….

<a rel=»nofollow» href=»http://ru.wikipedia.org/wiki/РџРѕР» евой_транзистор» target=»_blank»>http://ru.wikipedia.org/wiki/РџРѕР» евой_транзистор</a> читай. учи.

<img src=»//foto.mail.ru/mail/safonovalexs/_answers/i-40.jpg» > Полевой транзистор с управляющим р-п- переходом — это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала р-п — переходом, смещенным в обратном направлении. Электрод, из которого в канал входят носители заряда, называют истоком; электрод, через который из канала уходят носители заряда, — стоком; электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, — затвором. При подключении к истоку отрицательного (для п-канала) , а к стоку положительного напряжения (рис. 1 ) в канале возникает электрический ток, создаваемый движением электронов от истока к стоку, т. е. основными носителями заряда.. . <a rel=»nofollow» href=»http://5ballov.ru/referats/preview/22849″ target=»_blank»>http://5ballov.ru/referats/preview/22849</a> УДАЧИ !

Ваще-то сток = коллектор, если аналогию проводить.<br>Значит, фишка в чём. Затвор управляет проводимостью канала сток — исток. И есть некоторое напряжения на затворе (обычно относительно истока измеряется), при котором канал заперт, и транзистор ни фига тока не проводит. Оно называется пороговым напряжением Vt, и это и есть отсечка, в терминах лабы. Если напряжение выше порогового, то транзистор «открыт», как это называ.т, и от истока к стоку начинает течь ток, причём его величина зависит от напряжения затвор-исток квадратично. Если напряжение на стоке больше напряжения на затворе (строго говоря, Vd &gt; Vg-Vt), то ток стока практически не зависит от напряжения на стоке, ровно как в биполярных транзисторах. Ну а остальное всё как в лампах — угол отсечки можно по таблицам Берга смотреть.

Эти точки есть у так называемого «полевого» транзистора. Все названия говорящие. Там сделан тонкий канал для тока, который начинается истоком и заканчивается стоком (по нему протекает основной ток). А затвор — это третяя точка, которая управляет шириной канала (может его «затворять» и «отворять»).<br><br>Ссылки уже привели.

Одноэлектронный транзистор — Википедия

Рис. 1. Схема одноэлектронного транзистора. Рис. 2. Энергетические уровни истока, проводящего канала (острова) и стока (слева направо) в одноэлектронном транзисторе для закрытого (верхняя часть) и проводящего (нижняя часть) состояний. Одноэлектронный транзистор с подводящими контактами из ниобия и алюминиевым островом.

Одноэлектронный транзистор (англ. Single-electron transistor, SET) — концепция транзистора, использующего возможность получения заметных изменений напряжения при манипуляции с отдельными электронами. Такая возможность имеется, в частности, благодаря явлению кулоновской блокады.

Впервые о возможности создания одноэлектронных транзисторов на основе кулоновской блокады сообщили в 1986 г. советские учёные К. К. Лихарев и Д. В. Аверин[1]. В 1996 г. российские физики С. П. Губин, В. В. Колесов, Е. С. Солдатов, А. С. Трифонов, В. В. Ханин, Г. Б. Хомутов, С. А. Яковенко впервые в мире создали одноэлектронный молекулярный нанокластерный транзистор, работающий при комнатной температуре[2].

Аналогично полевому полупроводниковому транзистору, одноэлектронный транзистор имеет три электрода: исток, сток и затвор. В области между электродами располагаются два туннельных перехода, разделённых дополнительным металлическим или полупроводниковым электродом с малой ёмкостью, который называется «островом». Остров представляет собой наночастицу или кластер нанометровых размеров, изолированный от электродов диэлектрическими прослойками, через которые и может при определённых условиях происходить движение электрона. Электрический потенциал острова может регулироваться изменением напряжения на затворе, с которым остров связан ёмкостной связью. Если приложить напряжение между истоком и стоком, то ток, вообще говоря, протекать не будет, поскольку электроны заблокированы на наночастице. Когда потенциал на затворе станет больше некоторого порогового значения, кулоновская блокада прорвётся, электрон пройдёт через барьер, и в цепи исток-сток начнёт протекать ток. При этом ток в цепи будет протекать порциями, что соответствует движению единичных электронов. Таким образом, управляя потенциалом на затворе, можно пропускать через кулоновские барьеры одиночные электроны. Количество электронов в наночастице должно быть не более 10 (а желательно и меньше). Это может быть достигнуто в квантовых структурах с размером порядка 10 нм.

Рассмотрим квантовые состояния электрона при разных потенциалах на затворе. В блокированном состоянии у электрона на истоке нет доступных энергетических уровней в пределах диапазона туннелирования (красная точка на рис. 2). Все уровни с меньшей энергией на острове заняты.

Когда к затвору прикладывается положительный потенциал, энергетические уровни на острове понижаются. Электрон (зелёный 1.) может туннелировать на остров (зелёный 2.), занимая свободный энергетический уровень. Отсюда он может туннелировать на сток (зелёный 3.), где он неупруго рассеивается и достигает на нём уровня Ферми (зелёный 4.).

Энергетические уровни на острове распределены равномерно; расстояние между ними (ΔE{\displaystyle \Delta E}) равно энергии, необходимой каждому последующему электрону для попадания на остров, обладающий ёмкостью C{\displaystyle C}. Чем ниже C{\displaystyle C}, тем больше ΔE{\displaystyle \Delta E}. Для преодоления кулоновской блокады необходимо выполнение трёх условий:

  • напряжение смещения не может превышать энергии зарядки;
  • тепловая энергия kBT{\displaystyle k_{B}T} должна быть ниже энергии зарядки EC=e2C{\displaystyle E_{C}={\frac {e^{2}}{C}}}, либо электрон должен пройти квантовую точку за счёт теплового возбуждения;
  • сопротивление туннелирования (Rt{\displaystyle R_{t}}) должно быть больше, чем he2{\displaystyle {\frac {h}{e^{2}}}}, которое вытекает из принципа неопределённости Гейзенберга.

Одноэлектронный транзистор содержит два туннельных перехода. Фоновый заряд диэлектрика, в котором находится островок, обозначен q0{\displaystyle q_{0}}, а n1{\displaystyle n_{1}} и n2{\displaystyle n_{2}} обозначают числа электронов, туннелирующих через первый и второй туннельные переходы, соответственно.

Соответствующие заряды на первом и втором туннельных переходах и на островке можно записать как:

q1=C1V1{\displaystyle q_{1}=C_{1}V_{1}},
q2=C2V2{\displaystyle q_{2}=C_{2}V_{2}},
q=q2−q1+q0=−ne+q0{\displaystyle q=q_{2}-q_{1}+q_{0}=-ne+q_{0}},

где C1{\displaystyle C_{1}} и C2{\displaystyle C_{2}} — паразитные ёмкости утечки туннельных переходов. Учитывая соотношение Vb=V1+V2{\displaystyle V_{b}=V_{1}+V_{2}}, можно получить следующие значения напряжений на туннельных переходах:

V1=C2Vb+ne−q0CΣ{\displaystyle V_{1}={\frac {C_{2}V_{b}+ne-q_{0}}{C_{\Sigma }}}},
V2=C1Vb−ne+q0CΣ{\displaystyle V_{2}={\frac {C_{1}V_{b}-ne+q_{0}}{C_{\Sigma }}}},

где CΣ=C1+C2{\displaystyle C_{\Sigma }=C_{1}+C_{2}}.

Электростатическая энергия двойного соединения туннельных переходов будет

EC=q122C1+q222C2=C1C2Vb2+(ne−q0)22CΣ{\displaystyle E_{C}={\frac {q_{1}^{2}}{2C_{1}}}+{\frac {q_{2}^{2}}{2C_{2}}}={\frac {C_{1}C_{2}V_{b}^{2}+(ne-q_{0})^{2}}{2C_{\Sigma }}}}.

Работа, выполненная при туннелировании электронов через первый и второй переходы, будет соответственно:

W1=n1eVbC2CΣ{\displaystyle W_{1}={\frac {n_{1}eV_{b}C_{2}}{C_{\Sigma }}}},
W2=n2eVbC1CΣ{\displaystyle W_{2}={\frac {n_{2}eV_{b}C_{1}}{C_{\Sigma }}}}.

Учитывая стандартное определение свободной энергии в виде:

F=EΣ−W{\displaystyle F=E_{\Sigma }-W},

где EΣ=EC=ΔEF+EN{\displaystyle E_{\Sigma }=E_{C}=\Delta E_{F}+E_{N}}, находим свободную энергию одноэлектронного транзистора:

F(n, n1, n2)=EC−W=1CΣ(12C1C2Vb2+(ne−q0)2+eVbC1n2+C2n1){\displaystyle F\left(n,\ n_{1},\ n_{2}\right)=E_{C}-W={\frac {1}{C_{\Sigma }}}\left({\frac {1}{2}}C_{1}C_{2}V_{b}^{2}+\left(ne-q_{0}\right)^{2}+eV_{b}C_{1}n_{2}+C_{2}n_{1}\right)}.

Для дальнейшего рассмотрения необходимо знать изменение свободной энергии при нулевых температурах на обоих туннельных переходах:

ΔF1±=F(n±1, n1±1, n2)−F(n, n1, n2)=eCΣ[e2±(VbC2+ne−q0)]{\displaystyle \Delta F_{1}^{\pm \;}=F(n\pm \;1,\ n_{1}\pm \;1,\ n_{2})-F(n,\ n_{1},\ n_{2})={\frac {e}{C_{\Sigma }}}\left[{\frac {e}{2}}\pm \;(V_{b}C_{2}+ne-q_{0})\right]},
ΔF2±=F(n±1, n1, n2±1±1)−F(n, n1, n2)=eCΣ[e2±(VbC1−ne+q0)]{\displaystyle \Delta F_{2}^{\pm \;}=F(n\pm \;1,\ n_{1},\ n_{2}\pm \;1\pm \;1)-F(n,\ n_{1},\ n_{2})={\frac {e}{C_{\Sigma }}}\left[{\frac {e}{2}}\pm \;(V_{b}C_{1}-ne+q_{0})\right]}.

Вероятность туннельного перехода будет высокой тогда, когда изменение свободной энергии будет отрицательным. Основной член в приведенных выше выражениях и обусловливает положительное значение ΔF{\displaystyle \Delta F} до тех пор, пока приложенное напряжение Vb{\displaystyle V_{b}} не превысит пороговое значение, которое зависит от наименьшей из ёмкостей. В общем случае для незаряженого островка (n=0{\displaystyle n=0}, q0=0{\displaystyle q_{0}=0}) для симметричных переходов (C1=C2=C{\displaystyle C_{1}=C_{2}=C}) имеем условие

Vth=|Vb|≥e2C{\displaystyle V_{th}=\left|V_{b}\right|\geq \;{\frac {e}{2C}}}

(то есть пороговое напряжение уменьшается в два раза по сравнению с одним переходом).

При нулевом значении приложенного напряжения, уровень Ферми на металлических электродах будет находиться внутри энергетической щели. При повышении напряжения до порогового значения возникает туннелирование слева направо, а при повышении обратного напряжения выше пороговой возникает туннелирование справа налево.

Существование кулоновской блокады четко видно на вольт-амперной характеристике одноэлектронного транзистора (графике зависимости тока стока от напряжения на затворе). При низких (по абсолютному значению) напряжениях на затворе ток стока будет равен нулю, а при повышении напряжения выше порога переходы ведут себя подобно омическому сопротивлению (случай одинаковой проницаемости переходов) и ток линейно растет. Здесь необходимо отметить, что фоновый заряд в диэлектрике может не только уменьшить, но и полностью заблокировать кулоновскую блокаду q0=±(0.5+m)e{\displaystyle q_{0}=\pm \;(0.5+m)e}.

В случае, когда проницаемость туннельных барьеров сильно отличается (RT1≫RT2=RT{\displaystyle R_{T1}\gg \;R_{T2}=R_{T}}), возникает ступенчатая ВАХ одноэлектронного транзистора. Электрон туннелирует на островок через первый переход и удерживается на нём, вследствие высокого значения туннельного сопротивления второго перехода. Через некоторый промежуток времени электрон туннелирует через второй переход, однако этот процесс вызывает туннелирование второго электрона на островок через первый переход. Поэтому бо́льшую часть времени островок заряжен с превышением одного заряда. Для случая с обратной зависимостью проницаемости (RT1≪RT2=RT{\displaystyle R_{T1}\ll \;R_{T2}=R_{T}}), островок будет незаселён и его заряд будет уменьшаться ступенчато. Только теперь можно понять принцип работы одноэлектронного транзистора. Его эквивалентную схему можно представить в виде последовательного соединения двух туннельных переходов, к точке соединения которых добавлен ещё один управляющий электрод (затвор), который соединен с островом через ёмкость управления Cg{\displaystyle C_{g}}. Электрод затвора может изменять фоновый заряд в диэлектрике, поскольку затвор дополнительно поляризует островок так, что заряд островка становится равным величине

q=−ne+q0+Cg(Vg−V2){\displaystyle q=-ne+q_{0}+C_{g}(V_{g}-V_{2})}.

Подставляя это значение в найденные выше формулы, находим новые значения для напряжений на переходах:

V1=(C2+Cg)Vb−CgVg+ne−q0CΣ{\displaystyle V_{1}={\frac {(C_{2}+C_{g})V_{b}-C_{g}V_{g}+ne-q_{0}}{C_{\Sigma }}}},
V2=C1Vb+CgVg−ne+q0CΣ{\displaystyle V_{2}={\frac {C_{1}V_{b}+C_{g}V_{g}-ne+q_{0}}{C_{\Sigma }}}},

где CΣ=C1+C2+Cg{\displaystyle C_{\Sigma }=C_{1}+C_{2}+C_{g}}. Электростатическая энергия должна включать в себя энергию, сохраненную на конденсаторе затвора, а работа, выполненная напряжением на затворе, должна быть учтена в свободной энергии:

ΔF1±=eCΣ[e2±Vb(C2+Cg)−VgCg+ne+q0]{\displaystyle \Delta F_{1}^{\pm \;}={\frac {e}{C_{\Sigma }}}\left[{\frac {e}{2}}\pm \;V_{b}(C_{2}+C_{g})-V_{g}C_{g}+ne+q_{0}\right]},
ΔF2±=eCΣ[e2±VbC1+VgCg−ne+q0]{\displaystyle \Delta F_{2}^{\pm \;}={\frac {e}{C_{\Sigma }}}\left[{\frac {e}{2}}\pm \;V_{b}C_{1}+V_{g}C_{g}-ne+q_{0}\right]}.

При нуле температур разрешены только переходы с отрицательной свободной энергией: ΔF1<0{\displaystyle \Delta F_{1}<0} или ΔF2<0{\displaystyle \Delta F_{2}<0}. Эти условия могут быть использованы для нахождения областей стабильности в плоскости Vb−Vg{\displaystyle V_{b}-V_{g}}.

При увеличении напряжения на электроде затвора, когда напряжение питания поддерживается ниже напряжения кулоновской блокады (то есть Vb<e/CΣ{\displaystyle V_{b}<e/C_{\Sigma }}), выходной ток стока будет осциллировать с периодом e/CΣ{\displaystyle e/C_{\Sigma }}. Эти области соответствуют провалам в области стабильности. Здесь необходимо отметить, что осцилляции туннельного тока протекают во времени, а осцилляции в двух последовательно соединенных переходах имеют периодичность по управляющему напряжению затвора. Тепловое уширение осцилляций растёт с ростом температуры в значительной степени.

Различные одноэлектронные приборы можно получить при увеличении количества туннельно-связанных наноостровов. Один из таких приборов — одноэлектронная ловушка. Главное свойство данного прибора — это так называемая би- или мультистабильная внутренняя зарядовая память. У одноэлектронной ловушки в пределах некоторого диапазона напряжения, прикладываемого к затвору, один из наноостровов (обычно ближайший к затвору) может быть в одном, двух или более устойчивых зарядовых состояниях, то есть содержать один, два или несколько электронов. На этой основе уже сегодня создаются различные логические элементы, которые в ближайшем будущем могут стать элементной базой нанокомпьютеров.

В 2008 году группа учёных из Манчестерского университета (А. К. Гейм, К. С. Новосёлов, Л. Пономаренко и др.) сообщила о результатах эксперимента, в котором доказана принципиальная возможность создания одноэлектронного транзистора c размерами около 10 нм. Подобный одноэлектронный транзистор может являться единичным элементом будущих графеновых микросхем. Исследователи графена считают, что можно сократить размеры квантовой точки до 1 нм, при этом физические характеристики транзистора не должны измениться[3].

участок сток — исток — с немецкого на русский

  • УЧАСТОК — УЧАСТОК, участка, муж. 1. Выделенная, отдельная часть какой нибудь земельной площади. Построил дачу на небольшом участке. Арендовать участок. Лесной участок. Размежевать участки. Разбить поле на участки. || Небольшая часть поверхности, площади… …   Толковый словарь Ушакова

  • Участок (фильм) — Участок Жанр Комедия / Детектив Режиссёр Александр Баранов Сценарист Алексей Слаповский В главных ролях Сергей Безруков Страна …   Википедия

  • УЧАСТОК — УЧАСТОК, тка, муж. 1. Отдельная часть какой н. поверхности, пути. У. трассы. У. мышечной ткани. 2. Часть земельной площади, занятая чем н. или предназначенная для чего н. Земельный у. Лесной у. Садовый у. (в садоводческом товариществе). У. него… …   Толковый словарь Ожегова

  • участок — сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? участка, чему? участку, (вижу) что? участок, чем? участком, о чём? об участке; мн. что? участки, чего? участков, чему? участкам, (вижу) что? участки, чем? участками, о чём? об участках 1.… …   Толковый словарь Дмитриева

  • участок — тка; м. см. тж. участочек, участковый, участковый 1) Выделенная часть земельной площади, занятая чем л. или предназначенная для чего л. Огородный, приусадебный, садовый уча/сток. Пришкольный уча/сток …   Словарь многих выражений

  • Участок — термин, имеющий несколько значений. Административно территориальные участки Земельный участок небольшая по площади территория почвы, выделенная в постоянное или временное владение какому либо лицу Призывной участок Избирательный участок (выборный …   Википедия

  • Участок, сооружение, предприятие — Имена существительные     ЖНИВЬЁ, стернь, стерня/, устар. по/жня.     Поле, на котором сжат хлеб или другие зерновые.     ЗЕМЛЯ/, деля/нка, наде/л, полоса/, уса/дьба, уча/сток.     Часть земельной площади, предназначенная для обработки (пахоты,… …   Словарь синонимов русского языка

  • участок — участок, участки, участка, участков, участку, участкам, участок, участки, участком, участками, участке, участках (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») …   Формы слов

  • Участок — I м. 1. Часть земельной площади, выделенная по какому либо признаку или используемая с какой либо целью. 2. Небольшая часть поверхности, площади чего либо. II м. Область, отрасль производства, сфера какой либо деятельности. III м. 1. Часть фронта …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • Участок — I м. 1. Часть земельной площади, выделенная по какому либо признаку или используемая с какой либо целью. 2. Небольшая часть поверхности, площади чего либо. II м. Область, отрасль производства, сфера какой либо деятельности. III м. 1. Часть фронта …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • участок — тка; м. 1. Выделенная часть земельной площади, занятая чем л. или предназначенная для чего л. Огородный, приусадебный, садовый у. Пришкольный у. Строительный у. Лесной у. У. земли в шесть соток. Отвести, выделить кому л. у. под зерновые.… …   Энциклопедический словарь

  • сопротивление сток — исток — со всех языков на русский

    • 1 Drain-Source-Widerstand

      Универсальный немецко-русский словарь > Drain-Source-Widerstand

    • 2 Drain-Source-Widerstand

      Deutsch-Russische Wörterbuch polytechnischen > Drain-Source-Widerstand

    • 3 effluent

      истечение, сток; исток; выпуск || просачивающийся, истекающий, вытекающий


      * * *
      истечение, сток; утечка ; вытекающий флюид
      * * *
      — oily water effluent
      — refinery effluent
      — well effluents

      * * *

      Англо-русский словарь нефтегазовой промышленности > effluent

    • 4 drain-source capacitance

      Универсальный англо-русский словарь > drain-source capacitance

    • 5 drain-to-source voltage

      Универсальный англо-русский словарь > drain-to-source voltage

    • 6 gate-to-source impedance

      Универсальный англо-русский словарь > gate-to-source impedance

    • 7 source-drain

      Универсальный англо-русский словарь > source-drain

    • 8 D-S-Spannung

      Универсальный немецко-русский словарь > D-S-Spannung

    • 9 D-S-Strecke

      Универсальный немецко-русский словарь > D-S-Strecke

    • 10 Drain-Source-Spannung

      сущ.

      микроэл. напряжение между стоком и истоком, напряжение сток-исток

      Универсальный немецко-русский словарь > Drain-Source-Spannung

    • 11 Drain-Source-Strecke

      Универсальный немецко-русский словарь > Drain-Source-Strecke

    • 12 Durchgreifen

      гл. микроэл. пробой участка сток-исток, смыкание переходов, прокол базы , прокол , смыкание

      Универсальный немецко-русский словарь > Durchgreifen

    • 13 Punch-through-Durchbruchstrom

      Универсальный немецко-русский словарь > Punch-through-Durchbruchstrom

    • 14 Quellen-Senken-Spannung

      Универсальный немецко-русский словарь > Quellen-Senken-Spannung

    • 15 Senken-Quelle-Strecke

      Универсальный немецко-русский словарь > Senken-Quelle-Strecke

    • 16 Senken-Quellen-Spannung

      Универсальный немецко-русский словарь > Senken-Quellen-Spannung

    • 17 Source-Drain-Spannung

      Универсальный немецко-русский словарь > Source-Drain-Spannung

    • 18 durchgreifen

      гл. микроэл. пробой участка сток-исток, смыкание переходов, прокол базы , прокол , смыкание

      Универсальный немецко-русский словарь > durchgreifen

    • 19 punch-through-Effekt

      прил. микроэл. прокол базы, эффект смыкания, эффект пробоя участка сток-исток

      Универсальный немецко-русский словарь > punch-through-Effekt

    • 20 punch-through-Kanal

      Универсальный немецко-русский словарь > punch-through-Kanal

    См. также в других словарях:

    • Сопротивление среды — (мех.) окружающей движущееся тело, представляет собой совокупность сил, противодействующих движению тела и образуемых ударами частиц среды и трением их о поверхность тела. Полной и точной теории С. среды мы не имеем; немногие теоретические выводы …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

    • Список терактов против израильтян и евреев — См. также: Список терактов самоубийств против евреев и Список терактов Абу Нидаля См. также: Список терактов Бригад мучеников Аль Аксы, Список терактов НФОП и Список терактов Палестинского исламского джихада См. также: Список терактов… …   Википедия

    • Украинская Советская Социалистическая Республика —         УССР (Украïнська Радянська Социалicтична Республika), Украина (Украïна).          I. Общие сведения          УССР образована 25 декабря 1917. С созданием Союза ССР 30 декабря 1922 вошла в его состав как союзная республика. Расположена на… …   Большая советская энциклопедия

    • Соединённые Штаты Америки — (США)         (United States of America, USA).          I. Общие сведения          США государство в Северной Америке. Площадь 9,4 млн. км2. Население 216 млн. чел. (1976, оценка). Столица г. Вашингтон. В административном отношении территория США …   Большая советская энциклопедия

    • ИРЛАНДИЯ — крупный остров на западе Британского архипелага, отделен от о.Великобритания проливом Св. Георга, Ирландским морем и Северным проливом. Находится на краю шельфа, расчлененного глубокими подводными долинами на севере, западе и юге; на востоке… …   Энциклопедия Кольера

    • ИРЛАНДИЯ — Ирландская Республика, гос во на 3. Европы, на о. Ирландия. Национальное название острова и гос ва Эйре (Eire) от др. ирланд. eirinn запад , западная земля , что соответствует положению этой страны в Европе. Англ, название Ireland от ирланд. Eire …   Географическая энциклопедия

    • КОРЕЯ — страна в Вост. Азии. Национальное название страны Чосон восходит к древнему этнониму и как название roc ва упоминается в источниках уже в V III вв. до н. э. Совр. иероглифическое написание этого названия читается как Страна утренней свежести .… …   Географическая энциклопедия

    • Соединённые Штаты Америки — Соединенные Штаты Америки США, гос во в Сев. Америке. Название включает: геогр. термин штаты (от англ, state государство ), так в ряде стран называют самоуправляющиеся территориальные единицы; определение соединенные, т. е. входящие в федерацию,… …   Географическая энциклопедия

    • НИДЕРЛАНДЫ — Королевство Нидерландов, государство в Западной Европе. Площадь 41 526 кв. км. Граничит на востоке с Германией, на юге с Бельгией, северные и западные берега омываются Северным морем. Часто страну называют Голландией по названию самой богатой и… …   Энциклопедия Кольера

    • Нидерланды — Королевство Нидерландов, гос во в Зап. Европе. Название Nederland, русск. традиц. Нидерланды, от нидерл. neder нижний , land земля , т. е. низменная земля большая часть территории этой страны представляет собой плоскую низменную равнину.… …   Географическая энциклопедия

    • Плутоний — 94 Нептуний ← Плутоний → Америций Sm ↑ Pu …   Википедия

    сток-исток — с английского на русский

  • емкость сток-исток — Емкость между стоком и истоком при разомкнутых по переменному току остальных выводах. Обозначение Cсио Cdso [ГОСТ 19095 73] Тематики полупроводниковые приборы EN drain source capacitance DE Drain Source Kapazität FR capacité drain source …   Справочник технического переводчика

  • максимально допустимое напряжение сток-исток — Обозначение UСИmax UDSmax Примечание Под максимально допустимыми параметрами понимают значения конкретных режимов транзистора, которые потребитель не должен превышать при любых условиях эксплуатации и при которых обеспечивается заданная… …   Справочник технического переводчика

  • напряжение сток-исток — Обозначение UCИ UDS [ГОСТ 19095 73] Тематики полупроводниковые приборы EN drain source (d. c.) voltage DE Drain Source Spannung FR tension (continue) drain source …   Справочник технического переводчика

  • ИСТОК — начало реки, которым может быть сток из озера, или ручей, получающий воду из родника, болота, ледника …   Большой Энциклопедический словарь

  • исток — а; м. Начало течения реки или другого водного источника. И. Волги. Разыскать и. ручья. // обычно мн.: истоки, ов. чего. Начало, первоисточник чего л. Истоки древней культуры. Возвратиться к истокам своей деятельности. * * * исток начало реки,… …   Энциклопедический словарь

  • исток — а, м. 1) Место, где начинается водный источник; начало реки, ручья. Исток реки. От истока до устья Волги. [Больные] жили в двух, трех хижинах, построенных далеко от истока ключей (Гончаров). Синонимы: верхо/вье 2) (перен., чего или какой, обычно… …   Популярный словарь русского языка

  • Исток —         место начала реки, которым может быть сток из озера или ручей, получающий воду из родника, болота, ледника. Обычно соответствует месту, с которого появляется постоянное русло потока. В речной системе, имеющей большое количество И.,… …   Большая советская энциклопедия

  • ИСТОК — начало реки, к рым может быть сток из озера или ручей, получающий воду из родника, болота, ледника …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Усилитель электрических колебаний —         устройство, предназначенное для усиления электрических (электромагнитных) колебаний в системах многоканальной связи, радиоприёмной, радиопередающей, измерительной и др. аппаратуре. Такое усиление представляет собой процесс управления… …   Большая советская энциклопедия

  • Электроника — У этого термина существуют и другие значения, см. Электроника (значения). Различные электронные компоненты Электроника (от греч …   Википедия

  • СЭСППЗУ — Сюда перенаправляется запрос Флэш карты. На тему «Флэш карты» нужна отдельная статья. USB накопитель на флеш‐памяти Флеш‐память (англ. Flash Memory)  разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Она… …   Википедия

  • alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *