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.
