Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Уравнение для вольт-амперных характеристик МДП транзистора





 

На рис. 2.37 приведены структура МДП транзистора с р-каналом и система координат, используемые при выводе уравнения вольт-амперных характеристик (ВАХ).

При расчете выражений для вольт-амперных характеристик воспользуемся следующими допущениями: ток в канале обусловлен дрейфом

Рис. 2.37. Структура МДП транзистора и система координат, используемые при выводе уравнения вольт-амперных характеристик (ВАХ)

 

подвижных носителей под действием разности потенциалов между стоком и истоком; подвижность постоянна, электронная составляющая тока отсутствует; не учитываются генерационная и рекомбинационная составляющие тока в канале; плотность заряда поверхностных состояний вдоль границы раздела диэлектрика и полупроводника постоянна; электрическое поле в подложке сосредоточено только в слое объемного заряда; основной объем полупроводника электрически нейтрален; диэлектрик идеальный, ток в цепи затвора отсутствует.

В стационарном состоянии полный заряд в МДП структуре, приходящийся на единицу площади, должен равняться нулю. Следовательно,

Q = Qp + Qss + Qoc + Qn + QМДП, (2.4.4)

где Q — заряд, обусловленный напряжением, приложенным к затвору; Qp — заряд подвижных дырок в подложке; Qn — заряд электронов; Qoc — заряд обедненного слоя; QМДП — заряд электронов в подложке, обусловленный разностью работ выхода в МДП структуре.

Для создания в поверхностном слое индуцированного канала заряд подвижных дырок Qp должен превышать заряд электронов Qn (ток в канале в соответствии с принятыми допущениями равен нулю: Qn = 0). Ток, протекающий в канале, обусловлен дрейфом дырок от истока к стоку. Следовательно,

Is = z , (2.4.5)

где E у напряженность электрического поля в канале вдоль оси у; σp удельная проводимость канала; z — ширина транзистора; xк толщина канала.

На основе принятых допущений выражение (1.4.5) можно записать в следующем виде:

Is = -z = -qzμp , (2.4.6)

где μp — средняя поверхностная подвижность дырок в канале; р — удельная концентрация дырок в канале. В соответствии с (1.4.6)

= Qp = Q - Qss – Qoc - QМДП, (2.4.7)

Таким образом, чтобы найти выражение для вольт-амперных характеристик, необходимо определить зависимость Q и Qoc от приложенных напряжений. Заряд обедненного слоя, приходящийся на единицу площади, равен

Qoc = qNDh(y) = {2εε0qND[-φ(y)+Vп]}1/2 (2.4.8)

где qND заряд ионизированных атомов донорной примеси; h — толщина слоя объемного заряда; ε0 — диэлектрическая проницаемость вакуума; ε — относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника; φ(y) = -φ(xk) — потенциал на границе между слоем объемного заряда и каналом; Vп — потенциал на подложке.

Наведенный заряд, обусловленный напряжением, приложенным к затвору, зависит от разности потенциалов между затвором и каналом и от емкости диэлектрического слоя. Так как после образования канала все напряжение, приложенное к затвору, падает на диэлектрике, то

Q = Cd[-V3 - φ(y)] (2.4.9)

 

где Cd = εdε0/d — удельная емкость диэлектрика; εd— относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; d толщина диэлектрика.

Заряд, обусловленный разностью работ выхода в МДП структуре, также можно выразить через емкость диэлектрического слоя:

QМДП = φМДПCd (2.4.10)

Подставляя (2.4.7) в (2.4.6), заменяя Q, Qoc, QМДП выражениями (2.4.9), (1.4.8), (1.4.10) соответственно и учитывая знаки зарядов, получим

Is = -zμp{Cd[-V3 - φ(y)]+ VМДПCd + Qss + {2εε0qND[-φ(y)+Vп]}1/2} (2.4.11)

Интегрируя выражение (1.4.11) по длине канала от 0 до L и по напряжению от (φ(0) = - φk0 до φ(L) = - (Vs + φk0), получим

Is= (2.4.12)

Рис. 2.38. Расчетные характеристики МДП транзистора

 

В выражение (2.4.12) следует подставлять абсолютные значения напряжений на стоке, затворе и подложке.

Знаки этих величин учтены при выводе формулы. Выражение (2.4.12) описывает зависимость Is = f(V3, Vs, Vп) транзистора только в крутой области характеристик, где отсутствует насыщение тока при изменении Vs. Как было отмечено выше, с ростом Vs ток Is насыщается. Около стока канал перекрывается слоем объемного заряда; все дополнительное изменение напряжения на стоке падает на слое объемного заряда, а ток стока поддерживается приблизительно постоянным.

Согласно упрощенной модели в пологой области ВАХ МДП транзистора описывается выражением

Is= , (2.4.13)

которое справедливо при |Vs| > V3 VПОР и отражает квадратичную зависимость тока стока от напряжения на затворе и то, что ток не зависит от напряжения на стоке, т. е. вольт-амперные характеристики проходят горизонтально.

Расчетные характеристики МДП транзистора представлены на рис. 2.38. Однако выходные характеристики реальных МДП транзисторов показывают, что ток Is слабо, но зависит от Vs. Для объяснения этого эффекта необходимо учитывать следующие явления: модуляцию длины канала под действием Vs, генерацию и рекомбинацию носителей в обедненной области стока, пробойные явления.

 

Date: 2015-05-09; view: 815; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.007 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию