c=-P[(3-nop)fc-/c=~-(f/3-f/nop)2

72 Гыва 2

Таблица 2 2

Основные соотношения для МОП-транзистора

Крутая область характеристик определяемая условием

Пологая область характеристик, определяемая условием I (7с|>(7з-t/nop I

1. Для прибора с каналом /г-типа приведенные выше соотношения справедливы в следующих условиях:

f/s-f/nop > 0; Р < 0; f/c, /с > О Встроенный канал Индуцированный канал

t/nop < О f/nop > О, f/з > О

2. Для прибора с каналом р-типа приведенные выше соотношения справедливы при следующих условиях:

f/a-t/nop <0; Р>0; t/c, /с < 0.

Встроенный канал Индуцированный канал

t/nop > О f/nop < О, f/s < О

См. также рис. 2.5. 2) Приведенные в этой таблице уравнения составлены в предположении, что Ryi = Rc = 0. При наличии в цепях стока и истока сопротивлений, имеющих ненулевую конечную величину, справедливы уравнения (2.16а) и (2.166).

наблюдать в реальном МОП-приборе. Поскольку полевой транзистор с управляющим р - я-переходом, также как и МОП-транзистор, имеет квадратичную зависимость выходного тока от входного напряжения, он тоже описывается параболической характеристикой. Однако присущие прибору с управляющим р - я-переходом внутренние особенности ограничивают его характеристику левой ветвью параболы.

2. Обозначения. Основные символы, используемые в этой книге для обозначения МОП-прибора, приведены на рис. 2.18. Желательно из обозначения прибора извлечь как можно больше информации о нем. Там, где это возможно, при обозначении полевого МОП-транзистора следует пользоваться такими общими правилами:

v/Парабола

Рис. 2.17. Передаточные характеристики МОП-транзистора и полевого транзистора с управляющим р - п-пе-реходом.

Канал Сток

Исток а

Индуиироданныи

канал

n -типа

Электрод, т выбранный дкачБстбе истока

Встроенный канал типа

Подложка п-типа {канал р-типа)

встроенный канал р -типа

ИндуцироВанный

Рис. 2.18. Символические обозначения МОП-транзисторов.

1 Исток И СТОК прибора действуют как невыпряхм-ляющие контакты и потому изображаются под прямым углом к каналу (рис. 2.18,а).

2. В приборах с индуцированным каналом при нулевом смещении на затворе ток отсутствует, поэтому участок между истоком и стоком изображается штриховой линией. Приборы со встроенным каналом обладают начальной проводихМостью при нулевом смещении на затворе, поэтому участок между истоком и стоком изображается сплошной линией.

3. Поскольку затвор МОП-транзистора изолирован от полупроводника и не образует р - п-перехода, он изображается L-образным символом, одна сторона которого параллельна каналу (рис. 2.18,6). Угол L-образной фигуры обращен к электроду, который предпочтительнее использовать в качестве истока.

4. Подложка, или нижний затвор, изображается как электрод диода, поэтому его рисуют перпендикулярно каналу. Направление стрелки отражает тип проводимости подложки (рис. 2.18, в).

ЛИТЕРАТУРА

1 I h а п t о 1 а Н. К. J., Design Theoiy cl a Surface-field-effect Transistor, Stanford Electron. Lab. Rept. 1661-1, Sept. 1961. Ihantola H. K- J-, Moll J. L., Design Theory of a Surface-field-effect Transistor, Solid-state Electron., 7, 423-430 (1964).

2 G r о V e A. S., D e a 1 B. E., S n о w E. H., S a h C. Т., Investigation of Thermally Oxidized Silicon Surfaces iJsing Metal-oxide-semiconductor Structures, Solid-state Electron., 8, 145-163 (1965)

3. S a h C. Т., Characteristics of the Metal-oxide-semiconductor Transistors, IEEE Trans. Electron Devices, ED-U, 324-345 (July 1964).

4 T e r m a n L. M., An Investigation of Surface States at a Silicon/ Silicon Oxide Interface Employing Metal-oxide-silicon Diodes Solid-state Electron., 5, 285-299 (1962)

5 H e i m a n P. P., W a r f i e 1 d G., The Effects of Oxide Traps on the MOS Capacitance, IEEE Trans. Electron. Devices, ED-12, № 4, 167-178 (Apr 1965).

6 Zaininger K- H., Warfield G., Limitations of the MOS Capacitance Method for the Determination of Semiconductor Sur-

) Статьи, отмеченные звездочкой, опубликованы в русском переводе в журналах Электроника (Electronics) и Трусцы института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Proceedings IEEE). - Прим. ред.

face Properties, IEEE Trans. Electron. Devices, ED-12, № 4, 179-192 (Apr. 1965).

7 В r о w n W. L., N-type Surface Conductivity on P-type Germanium, Phys. Rev., 91, № 3, 518-527 (Aug. 1, 1953).

8 Goldberg C, Space Charge Regions in Semiconductors, Solid-state Electron., 7, 593-609 (1964).

9 G a r r e 11 C. G. В., В г a 11 a i n W. H., Physical Theory of Semiconductor Surfaces, Phys Rev., 99, № 2, 376-387 (July 15, 1955).

10*. Greene R., Soldano Т., Increasing the Accuracy of MOS Calculations, Proc. IEEE, pp. 1241-1242 (Sept. 1965).

11. Ho f stein S. R., Warfield G., Carrier Mobility and Current Saturation in the MOS Transistor, IEEE Trans. Electron. Devices, ED-12, № 3, 129-138 (March 1965).

12. Reddi V. G. K., Sah C. Т., Source to Drain Resistance beyond Pinch-off in Metal-oxide-semiconductor Transistors (MOST), IEEE Trans. Electron. Devices, ED-12, № 3, 139-141 (March 1965).

13 Early J., Effects of Space Charge Layer Widening in Junction Transistors, Proc. IRE, 40, 1401-1406 (Nov. 1952).

14*. Ho f stein S. R., Heiman F. P., The Silicon Insulated-gate Field-effect Transistor, Proc. IEEE, pp. 1190-1202 (Sept. 1963)

15. L i n d m a у e r J., W г i g 1 e у С. Y., Fundamentals of Semiconductor Devices, D. Van Nostrand Co., Inc., Princeton, N. J., 1965, p. 345.

16. Heiman F. P., Miller H. S., Temperature Dependence of N-type MOS Transistors, IEEE Trans. Electron. Devices, ED-12, № 3, 142-148 (March 1965).

17. Rap p A K., Silver R. S., Integrated Logic Nets, Final Rept., Air Force Contr AF19-(604)-8836, July 31, 1964, RCA Labs., Princeton, N. J.

18. Sah C. Т., P a о H. C, The Effects of Fixed Bulk Charge on the Characteristics of Metal-oxid-semiconductor Transistors, IEEE Trans Electron. Devices, ED-13, № 4, 393-409 (Apr. 1966).

19. V a d a s z L., The Use of MOS Structure for the Design of High Value Resistors in Monolithic Integrated Circuits, IEEE Trans. Electron. Devices, ED-13, № 5, 459-465 (May 1966).

20* E i m b i n d e r J., The Field-effect Transistor: A Curiosity Comes of Age, Electronics, pp. 46-49 (Nov. 30, 1964).

21. Grove A. S., Lamond P. et al.. Stable MOS Transistors, Ele-ctro-technoL, New York, pp. 40-43 (Dec. 1965).

22. Grove A. S., Snow E. H., Deal B. E., Sah C. Т., Simple Physical Model for the Space-charge Capacitance of Metal-oxide-semiconductor Structures, /. Appl. Phys., 35. 2458-2460 (Aug. 1964).

23. Hal 1 R, White J. P., Surface Capacity of Oxide Coated Semiconductors, Solid-state Electron., 8, 211-226 (March 1965).

24* Heiman F. P., Ho f stein S., Metal-oxide-semiconductor Field-effect Transistors, Electronics, pp. 50-61 (Nov 30, 1964). Heiman F. P., Warfield G., The Effects of Oxide Traps on the MOS Capacitance, IEEE Trans., ED-12, 167-178 (Apr 1965).

25 IEEE Trans., ED-12 (March 1965).

Глава 2

Pao Н. С, Sah С. Т., Effects of Diffusion Current on Characteristics of Metal-oxide (Insulator)-semiconductor Transistors, Solid-state Electron., 9, 927-937 (Oct. 1966).

Tombs N. C. et al., A New Insulated-gate Silicon Transistor Proc. IEEE, Correspondence, pp. 87-88 (Jan. 1966). Wei me r P. K-, The TFT -A New Thin Film Transistor, Proc. IRE, pp 1462-1469 (June 1962).

Z a i n i n g e r K. H., W a r f i e 1 d G., Limitations of the MOS Capacitance Method for the Determination of Semiconductor Surface Properties, IEEE Trans., ED-12, 179-192 (Apr. 1965).

Глава о

ХАРАКТЕРИСТИКИ МОП ТРАНЗИСТОРОВ И ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ

В предыдущей главе были получены уравнения, описывающие работу МОП-транзисторов. В настоящей главе приводятся экспериментальные данные, подтверждающие справедливость выведенных ранее уравнений, затем из этих уравнений выводятся дополнительные соотношения, которые окажутся полезными при расчете схем, и в заключение рассматривается модель транзистора, в которой учитывается изменение подвижности носителей в канале при изменении напряжения на затворе.

3.1. ПОЛОГАЯ ОБЛАСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК

1. 1с = !(из). В табл. 2.1 приведено соотношение между током стока и входным напряжением на затворе для транзистора в пологой области характеристик

/c=--(C/3-f/nopFlt;

= Const*

(3.1)

(Уравнение 3.1 справедливо лишь в случае фиксированного напряжения на стоке. Если напряжение на стоке изменяется, следует пользоваться уравнениями (2.20) и (2.21). Как отмечалось выше, уравнение 3.1 описывает передаточную функцию квадратичного вида. Благодаря этому специфическому свойству полевые транзисторы с изолированным затвором и с управляющим р - я-пе-реходом весьма удобны для различных применений (особенно там, где на выходе не допускаются нечетные гармоники )).

) Типичный пример использования квадратичной зависимости, представляющей характеристику полевых транзисторов с управляющим р - п-переходом, описан в работе [1], стр. 80-84 (приведенной в конце главы).