398068

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯк ПАУЕМУУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимый от патента %в Заявлено 22.11.1967 ( 1142276/26-25) Приоритет 28.П 1.1966, 19828/66, Япония Опубликовано 17 1 Х.1973, Бюллетень .е 37 Дата опубликования описания 15,11.1974 1 Кч Н 01 Е 1114 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений н открытийУДК 621.382.3 (088.8) Авторизобретения Иностранец Томисабуро ОкумураЗаявитель Иностранная фирма Мацушита Электроникс КорпорейшнПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ Изобретение относится к полевым транзисторам, имеющим два или несколько,изолированных затворов,Широко применяются полевые транзисторы, имеющие один изолированный затвор. Впоследние годы разработаны транзисторы,,имеющие два или несколько изолированныхзатворов.Полевой транзистор с изолированным затвором содержит полупроводниковую базу сослоем изолятора, исток и сток, имеющие проводимость, противоположную типу проводимости базы, два или несколько затворов, расположенных независимо друг от друга на изоляционном слое, и одну,или несколько островных зон, имеющих тот же тип проводимости,что и истоки стоки расположенных под зазорами между затворами на нижней сторонеизоляционного слоя; при этом два или несколько затворов располагают соответственномежду истоком, стоком,и одной или несколькими, островными зонами.Предлагаемый полевой транзистор отличается тем, что электроды имеют такую форму, которая дает возможность большому потоку проходить от истока к стоку при условии,что напряжение между, истоком и примыкающим к нему островком и стоком равны. Расстояние между соседними зоной и стоком постепенно уменьшается от истока к стоку. На фиг. 1 показан предлагаемый полевойтранзистор с изолированным затвором, поперечное сечение; на фиг. 2 - 5 - расположениеэлектродов.5 Транзистор содержит исток 1, металлический электрод 1 истокаизолированные затворы 2, 3, сток 4, металлический электрод 4 стока, островную зону 5, полупроводниковую пластину б, слои 7, 8, 9 изоляционного материала.Если открыть верхнюю поверхность островной зоны 5, удалив часть изоляционного слоя 7 над этой зоной, которая расположена между затворами 2 и 3, и присоединить металлическую пленку к островной зоне 5, тогда островную зону можно, вывести наружу как самостоятельный электрод.Омичгский контакт, смонтированный нанижней поверхности пластины б. в предлагаемом транзисторе может быть использован независимо как электрод либо соединсн с истоком как в обычном канальном транзисторе .изолированным затвором. Затвор 2 является рсгулирующим, а затвор 3 - экранирующим.Благодаря использовачию экранирующего затвора можно сильно уменьшить электростатическую связь регулирующего затвора и сток, (до одной несколько тысячной). Если в качестве пластины б используют полупроводник ЗО типа р, то тонкий слой типа п развиваетсяна пластине б цепосрелственно под изоляционным слоем 7 пол воздействием напряжения затвора, а ссли напряжение прилагается между истоком и стоком, когда сток положительный, тогда поток электронов идет межлу истоком, островом,и стоком, Если в качестве пластины б используют полупроводник типа и, тогда положительные дырки несут ток. Количество дырок, несущих ток, регулируется с помощью напряжения затвора. Благодаря этому изменяется,гсток стока.Предлагаемый транзистор, изображенный ца фиг. 1, можно рассчатпивать состоящим из канального транзистора с изолированным затвором, образовацного истоком 1, затвором 2 ,и пластиной б, и канального транзистора с изолированным затвором, образоваццого островной зоной 5, затвором 3 и изоляционным слоем 9, Оба транзистора соединены в обычной зависимости.В каждом из этих канальных транзисторов с изолированным затвором насыщенный поток стока о," может быть выражен уравнением.; = (Суйте/21,) (Р - 1) при условии, что РвРс - 11 где С - электростатическая емкость, которой облалает изоляциоццый слой ца едицицу площади; р - подвижность несущей; К - ллина излучения (выраженная боковой длиной эффективно раоотающей части противоположных сторон излучателя и стока, расположенных по существу параллельно); 1, - расстояние между излучателем и стоком (выраженное расстоянием межлу эффективно раоотающими частями противоположных сторон излучателя и стока, расположенных по существу параллельно); Ъо - напрякение между затвором и излучателем; Ър - запирающее напряжение; Ъ - напряжение стока.Применяя уравнение (1) к устроцству, изображенному на фиг. 1, для первого транзистора ичеем: Г - длина истока 1, Ь - расстояние между истоком 1 и островной зоной 5, Ъ - напряжение затвора 2 относительно истока 1, Р - напряжение островной зоны 5 относительно истока 1.Это уравнение в равной мере может быть принято и для второго транзистора, если допустить, что зона 5 является излучателем, а зона 4 - стоком.Если Ьэ - поток стока первого транзистора, я - поток стока второго транзистора и э)1 пэ, то общий поток стока ограничен 1 гэ, Также, если Ьви то общий поток стока ограничен Ьэ, Если экранированный затвор установить на определенный потенциал постоянного тока и олновремеццо с этим заземлить лля напряжения переменного ток."., то в тот момент, когда входной сигнал посту пает на,регулирующий затвор 2 и усиливается, поток, получивший сигнал, поступивший на регулирующий затвор 2, ограцичизается11= Юох,(2) где К - постоянная пропорциональность;- толщина слоя окиси.50 Если диэлектрическая постоянная слояокисла представлена величиной , а 1 э принять за 1 гзэ, когда Уо= О, то, подставив уравнение (2) в уравнение (1), получают уравнение (1) в следующем виле:55 Ъвэ= Ка и ТУ 12(3) Отсюда следует, что чем толще слой окисла, тем больше поток в диапазоне Ъс=О. По этому, используя более толстьй слой окислапол экранирующим затвором по сравнени 1 о со слоем окисла под регулирующим затвором, можно увеличить поток, прохолящий через второй транзистор, относительно потока, воз- Я можного в псрвом транзисторе. вторыч транзистором несколько ниже определенного уровня, В результате сильно увеличивается искажение сигнала усиления,Для того, чтобы поток второго транзистора5 сделать ненасыщенным к потоку, поступающему с первого транзистора, необходимо правильно выбрать потенциал экранирующегозатвора 3, если оба транзистора имеют совершенно одинаковые характеристики.10 Поток, который прохолит во зтором тразисторе, можно легко увеличить и сделатьбольше потока, прохолящего в первом транзисторе, путем:а) уменьшения расстояния Е, во втором15 транзисторе относительно величины 1, в пер.вом транзисторе;б) увеличения длины излучения Г во втором транзисторе относительно величицы 1 л" впервом транзисторе;20 в) изменения запирающего напряжения Ур.Хотя изменение полвижности несущей атакже может оказаться эффективным, нежелательно, чтооы и первого транзистора быламеньше я второго транзистора в связи с высо 25 кими частотными и шумовыми характеристиками.Для увеличения Г во втором транзистореэлектроды выполняют так, как показано нафиг. 2 - 5. Если электроды расположить так,30 как показано на фиг. 2, 3 и 4, тогда островнаязонанаходящаяся пол затворами 2 и З,и отделенная от них изоляционным слоем, будетиметь большую окружную протяженность,чем расположенная внутри истока. Кроме то 35 го, каждый электрод, имеет форму стержня,исток 1 выполнен меньше других электродови меньше островной зоны. Транзлстор можетиметь форму эллипсапрямоугольника, ромба ит.д,40 Необходимость изменения запирающегонапряжения Ъ, объясняется тем, что в канальном транзисторе МОЯ с каналом и, в котором используется р в , ооычно величинаЪР отрицательна. Найлено, что45398068 Предмет изобретения 7 Составитель О. ФедюкинаОрлова Техред Л. Богданова Корректор Л. Чуркина едакто Заказ 740/2452ЦНИИ ПодписноеР Изд.982Государственногопо делам изобМосква, Ж, Р Тираж 780овета Мшшстровткрытпй омитетаетений наушская ш. Харьк. фил. пред. Патент В транзисторе МОЯ с каналом р, в котором используют пЫ в режиме повышения, а напряжение затвора равно О, поток стока не проходит, а возрастает при увеличении Уо. В транзисторах этого типа для увеличения ,потока, проходящего через второй транзистор, по сравнению с потоком в первом транзисто ре, необходимо использовать более тонкий слой окисла на стороне экранирующего затвора. В описанном транзисторе может быть три или четыре затвора. В качестве полупровод 11 ика можно использовать не только кремний, но,и германий, герсенид галлия, сульфид кадмия, теллурид кадмия и т. д., в качестве изолятора - ЫОь 510, фтористый магний, нитрид кремния и т, л,11 олевой транзистор с изолированным затвором, состоящий из полупроводниковой ба ЗЫ СО СЛОЕМ 7 ИЗОЛЯтОра, ИСтОКа И Стока тИпапроводимости, обратного типу проводимости базы, двух илп более затворов, расположенных независимо друг от друга на слое пзоля тора, одной плп нескольких островных зон, 10 имеющих тип проводимости 1:стока зи стока,находящихся под соответствующими зазорами между затворами на ооратной стороне слоя изолятора, причем этп затворы размещены соответственно между истоком, стоком .и, по 15 крайней мере, одной островной зоной, отличаюиийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, расстояние между соседними истоком, островной зонои и стоком постепенно уменьшается от истока к стоку.