Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Работа транзистора 

1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Таблица 2.1

Знаки зарядов и напряжений при разных режимах работы приборов с различными типами проводимости

Тип проводимости канала

п

Р

индуцированный

встроенный

индуцированный

встроенный

и пор или и о

Qn.cO

Подложка

С примесью р-типа

С примесью /г-типа

пор

Un.c

) Заряд Qn.c обычно представляет собою ионизованную до-норную примесь и потому действует как положительный заряд. Таблица составлена в предположении, что отсутствуют источники дополнительных эффектов, например примеси в канале, воздействующие на величину Lnop, и что Qn.c > I Qm I-

СВЯЗИ, участвующие в регулировании величины заряда в области... канала. Одна из них представляет собою непосредственную электростатическую связь между электродом стока и [каналом]... через практически изолирующую подложку... Другая обусловлена модуляцией длины [канала] напряжением на стоке. Обе эти составляющие обратной связи действуют параллельно ; какая из них будет преобладать, зависит от характера рассматриваемой структуры *).

Модуляция длины канала. На рис. 2.7 изображена структура области канала, использованная при построении модели прибора для случая конечной величины выходного импеданса, обнаруживаемого у полевого МОП-транзистора при насыщении тока. На чертеже видны две главные особенности структуры: 1) обедненный слой простирается в область канала, и толщина этого слоя зависит от напряжения на стоке и 2) падение напряжения на участке канала, начинающемся от истока, не зависит

Из работы [11], стр. 136.

(в первом приближении) от потенциала стока. Символом Lt обозначена полная длина канала от истока до стока,


А и^ и/сюупень

Рис. 2.6. Вольтамперная характеристика МОП-транзистора, иллюстри-руюиая конечность величины выходного импеданса.

ПровоЗящай канал , или инверсионный слои

Qf/апршение на затВоре поооЕржиВаЕглся постоянным и радным


Металлический затВор

щлируем I стоке

гОкасел

1РвгулируемаЕ напряжение на стоке

ПоВложка а-типа

Металлургический р-п -переход

Граница

odedneHHozo

Рис. 2.7. Схематическая модель, используемая при расчете конечного выходного импеданса. А - напряжение на стоковом конце обедненного слоя; Б - напряжение и с - {Us - и пор) на обедненном слое у поверхности между каналом и стоком.

СИМВОЛОМ и - расстояние от точки перекрытия канала до стока. Разность Lt - U представляет собой эффективную длину канала.



Ранее указывалось, что напряжение на канале имеет тенденцию оставаться постоянным и равным U3-t/nop, как и показано на рис. 2.7. Любая разность между потенциалом стока и падением напряжения на канале оказывается приложенной к обедненному слою у поверхности полупроводника (длина этого слоя обозначена U). Падение напряжения на этой области равно f/c - - (f/з-f/nop). Когда f/c повышается, величина L возрастает, чтобы скомпенсировать дополнительное напряжение. Таким образом, модуляция величины U напряжением на стоке приводит к модуляции эффективной длины канала L = Lt-[1]. Увеличение напряжения на стоке ведет к уменьшению длины канала и, следовательно, его сопротивления. Для сохранения постоянным падения напряжения на канале f/з - f/nop ток стока должен возрасти так, чтобы компенсировать уменьшение сопротивления канала. Это увеличение тока с увеличением выходного напряжения представляет собой положительную обратную связь, которая обусловливает конечное значение выходного импеданса прибора, что можно видеть на рис. 2.6.

Уравнение (2.19) можно преобразовать так, чтобы в нем была учтена конечная величина выходного импеданса прибора. Расстояние L, представляющее собой эффективную длину канала, следует заменить на Lt - L\ а величин} и рассчитать, исходя из простой теории р-п-перехода

/2Fn[f/c-(f/3-f/nop)] qN

(2.20)

где - концентрация примесей в подложке. Тогда уравнение (2.19) можно переписать в виде:

/с = /

0 Ly,-L

(2.21)

где /со = -(Р/2) (f/з - f/nop)211/с=г/з-пор ( насыщения или перекрытия канала).

Уравнения (2.20) и (2.21) показывают, что при возрастании напряжения на стоке увеличивается что вызывает увеличение тока стока. Семейство выходных ха-

рактеристик, полученных из уравнений (2.16) и (2.21), представлено на рис. 2.4.

Хофстейн и Уорфилд [11] показали, что в случае модуляции длины канала выходная проводимость прибора


50 ком

- ЮОком

- 250ком

- 0,5 Мом

- 1М0М

/с1 МО

Рис. 2.8. Зависимость выходной проводимости от тока стока. Точками отмечены экспериментальные данные.

прямо пропорциональна току стока. Этот вывод подтверждается данными рис. 2.8, где представлен график зависимости с. нас от /с, построснный по результатам измерений на реальном приборе. Кривые показывают, что проводимость стока является действительно линейной функцией тока стока. Таким образом, можно придти к заключению, что для двух приборов, характеристики



которых приведены на рис. 2.8, преобладающим механизмом обратной связи является модуляция длины канала.

Хофстейн и Уорфилд [11], а также Редди и Са [12] независимо друг от друга пришли к выводу, что этот тип обратной связи аналогичен эффекту Эрли, наблюдаемому в биполярных приборах*).

Электростатическая обратная связь между стоком и каналом. Если концентрация примесей в подложке МОП-

о Изолятор о j I Сток

Когда доминирующей обратной связью является электростатическая обратная связь, проводимость стока, как показали Хофстейн и Хейман [14], прямо пропорциональ-


Р и с. 2.9. Модель, иллюстрирующая электростатическую обратную связь от диффузионной области стока к каналу (по Хофстейну и Уорфилду [11]). Концентрическими окружностями изображены линии электрического пэля.

Прибора достаточно мала, то поле стока может проникать в канал. Модель прибора при указанном условии представлена на рис. 2.9. Поскольку для находящихся в канале зарядов безразлично, откуда идут заканчивающиеся на них силовые линии - от стока, на который подано отрицательное смещение, или от смещенного в обратном направлении затвора (в приборе с каналом р-типа), то изменение напряжения на стоке приводит к модуляции проводимости канала. Таким образом, сток служит не только коллектором носителей, движущихся от канала, но и управляющим электродом.

1) Эффект эрли в биполярных транзисторах заключается в модуляции толщины базы коллекторным напряжением, что обусловливает конечность величины выходного импеданса [13]


0,4 0,8 7,2 и (3-пор)Апор

Рис. 2.10. График зависимости gcaac/Oo от (Оз- Uuop/Uuop) (по Хофстейну и Хейману [14]). Gq -не-модулированная проводимость канала. Треугольниками обозначены результаты измерений для прибора № 1 {Uuop= -2,5 в, 70= 10,5 ком), кружками - результаты измерений для прибора № 2 (f/nop = - 4 в, Ro = 18,5 ком).

на эффективному напряжению на затворе {U3-С/пор). Это иллюстрируется графиком на рис. 2.10.

2.3. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ О ПОРОГОВОМ НАПРЯЖЕНИИ

1. Физические соображения. Пороговое напряжение, входящее в уравнение (2.14), выражается формулой

и пор- - Qn.c + QM 2.22)



1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95