.
Импульсные и цифровые устройства. Логические элементы Дешифраторы и шифраторы Мультивибраторы Проектные параметры резисторов Элементы инжекционной логики Конструкции МДП-транзисторов Проектирование топологии ИС

Физика решение задач

Вольтамперные характеристики МДП-транзистров

Два семейства вольтамперных характеристик МДП-транзисторов с индуцированным каналом изображены на рисунке 3.2. Семейство стоковых характеристик Ic = Ic (Uc) при Uз = const изображено на рисунке 3.2, б, и семейство стоко-затворных характеристик Ic = Ic (Uз) при Uc = const изображено на рисунке 3.2, в.


Семейство стоковых характеристик МДП-транзисторов при-ведено на рис. 3.2, б для n -канальных (первый квадрант, рис. 3.2, б) и р-канальных (третий квадрант) транзисторов. На стоковых характеристиках выделяются два участка: крутой начальный и пологий при Uс > Ucнас. На пологом участке характеристики ток стока достигает максимального для данного напряжения затвора значения. Причиной такого поведения стоковых характеристик является распределение зарядов в областях МДП-транзистора при различных напряжениях затвора и стока относительно истока (рис. 3.3). При напряжении на затворе Uз > Uo при Uc = 0 приводит к формированию в подзатворной области полупроводника однородного по толщине и другим характеристикам инверсионного слоя.


 


При положительном потенциале стока (Uс > 0) по каналу от стока к истоку течет ток. Канал и объемный заряд в подложке в этом случае имеют переменное сечение (рис. 3.3, в). У области стока толщина канала минимальна и максимальна толщина слоя объемного заряда. Это обусловлено изменением разности потенциалов затвор — канал и канал — подложка по длине канала. При разности потенциалов в канале вблизи стоковой области, равной Uз – Uc = Uo, происходит перекрытие канала у стока областью объемного заряда (рис. 3.3, г). Перед перекрытием канала (Uз – Uс ≤ Uо) ток достигает максимального уровня (вход в пологую область характеристики). Границу насыщения на стоковой характеристике характеризуют напряжением насыщения Uснас (рис. 3.2, б):

Uснас = Uз – Uo.

  На крутом участке (Uс < Uснас) стоковая характеристика аппроксимируется выражением

  Ic = [μ×Cзо×Bк/(2×Lк)]× [2× (Uз – Uo)×Uc – Uc2], (3.2)

а на пологом участке (Uс≥Uснас) — выражением

 Ic = [μ×Cзо×Вк/(2×Lк)]× (Uз – Uo)2, (3.3)

где

  Cзо = εд/ hд (3.4)

есть удельная емкость затвора относительно канала.

В реальном приборе повышение напряжения на стоке приводит к повышению тока стока. Причиной тому является ряд факторов, среди которых: зависимость подвижности носителей от напряжения, влияние термоэлектронной и ударной ионизации. В конечном итоге пологая область стоковых характеристик переходит в предпробойную область. Напряжение пробоя определяется меньшей из двух величин:

напряжением пробоя подзатворного диэлектрика;

напряжением пробоя перехода перехода сток — подложка.

Семейство стоко-затворных характеристик МДП-транзис-тора при Uc < Uснас как для индуцированного, так и для встроенного канала при напряжениях Uc > Uснас вырождается в одну характеристику.


На главную