Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Элементарная теория транзистора с изолированным затвором

Читайте также:
  1. JOURNAL OF COMPUTER AND SYSTEMS SCIENCES INTERNATIONAL (ИЗВЕСТИЯ РАН. ТЕОРИЯ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ)
  2. Quot;Элементарная модель" типа ИМ.
  3. VII. Теория
  4. Бюрократическая теория Вебера.
  5. В различных социологических теориях
  6. Вабила и теория вабления
  7. Взаимосвязь общелитературных (общеязыковых) и функционально-речевых (стилистич) норм. Динамическая теория нормы.

Пороговое напряжение. В системе металл — диэлектрик — полупроводник (рис. 7.9, а) поверхностный слой полупроводника и при отсутствии внешнего напряжения обогащен электронами (рис. 7.9, б).

Избыточный электронный заряд Qn в поверхностном слое имеет три составляющие:

Qn=Qk+Q0+Qs, (7.40)

где Qk — заряд, обусловленный контактной разностью потенциалов φk (обычно φmn); Q0 — заряд в окисле кремния, обусловленный положительными ионами, образующимися при его наращивании и при фотолитогра­фии; Qs— заряд, обусловленный донорными поверхностными состояниями.

При подаче отрицательного напряже­ния на затвор происходит перераспределение зарядов и избыточная концентрация электронов в поверхностном слое начинает уменьшаться. При некотором напряжении Uзи=Uпор, называемом пороговым напряжением, концентрация электронов снижается настолько, что в полупроводнике образуется обедненный электронами слой, в котором сосредоточен нескомпенсированный положительный заряд доноров Qпод (рис. 7.9, в). Когда напряжение затвора превысит пороговое, поверхностный слой полупроводника начинает обогащаться дырками и приобретает положительный заряд Qp (рис. 7.9, г). С этого момента между р+-областями стока и истока образуется канал с дырочной электропроводностью.

Пороговое напряжение у современных транзисторов составляет от 2,7—5,4 В (транзистор 2П301А) до 10 В (транзистор 2П304). Предпочтительнее, разумеется, меньшая величина порогового напряжения. При использовании в качестве затвора поликристаллического кремния или молибдена, дающих меньшую контактную разность потенциалов, пороговое напряжение снижается до 1,5 В.

Уравнение тока стока. Направим ось x вдоль канала от истока к стоку, а ось y — перпендикулярно поверхности полупроводника — к подложке (рис. 7.10, а). Напряженность поля па поверхности полу­проводника Еy определяется разностью потенциалов затвор — канал и толщиной диэлектрика δ, причем при наличии тока стока потенциал капала U (x) зависит от координаты х:

 

.(7.41)

Под действием этого поля на поверхности полупроводника индуктируется заряд; при этом поверхностная плотность дырочного заряда ер', индуктируемого полем затвора,

. (7.42)

Подвижные носители заряда перемещаются вдоль поверхности полупроводника под действием продольного поля Еx, созданного напряжением стока. Возникающий при этом ток

, (7.43)

где μps — поверхностная подвижность дырок (обычно она в 2—3 раза меньше объемной подвижности μp).

Интегрируя по длине капала l, найдем

. (7.44)

Это уравнение описывает выходную характеристику до перехода в режим насыщения, т. е. при UСИ<UЗИ<Uпор.

Ток стока достигает максимума при UСИ=UЗИ=Uпор, так как в области стока происходит отсечка канала и транзистор переходит в режим насыщения. Следовательно, напряжение насыщения

.(7.45)

При увеличении напряжения на стоке выше Uнас точка перекрытия канала смещается в сторону истока и у стока образуется обедненная область длиной Δl, к которой и прикладывается избыток напряжения стока UСИ - Uнас,, превышающий напряжение насыщения (рис. 7.10, б). Протекание тока в обедненной области обеспечивается за счет экстракции дырок из каналаи переноса их на сток электрическим полем, существующим в данной области.



Подставив выражение (7.45) в (7.44), найдем ток транзистора в режиме насыщения при UСИ≥ UЗИ –Uпор:

, (7.46)

где

(7.47)

 

— первеанс транзистора.

В режиме насыщения главной причиной изменения тока стока является изменение длины канала; указанный эффект можно учесть, введя в выражение для β эффективную длину канала l-Δl:

, (7.48)

где Δl в первом приближении можно определить с помощью соотношения, определяющего толщину электронно-дырочного перехода. Таким образом, найдем, что

. (7.49)

 

 

Более точный расчет требует рассмотрения конфигурации поля затвора в области стока и учета его напряженности.

Загрузка...

 

 


Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 150 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Элементарная теория транзистора с p–n–затвором | Вольт-амперные характеристики транзистора с р-п-затвором | Дифференциальные параметры транзистора с p–n–затвором | Транзистор с p-n-затвором как усилитель | Усилительные свойства МДП-транзистора | МДП-транзисторы в ключевом режиме |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Затвором| С изолированным затвором

mybiblioteka.su - 2015-2017 год. (0.081 сек.)