Навигация
Токи через р-n-переходы истока, стока и подзатворный диэлектрик равны нулю
35702
знака
1
таблица
18
изображений
1. Токи через р-n-переходы истока, стока и подзатворный диэлектрик равны нулю.
2. Подвижность электронов μn постоянна по глубине и длине L инверсионного канала и не зависит от напряжения на затворе VGS и на стоке VDS.
3. Канал плавный, то есть в области канала нормальная составляющая электрического поля Ez существенно больше тангенциальной Еу [15].
Рисунок 1.8 - Схема МДП-транзистора для расчета токов в области плавного канала и зонная диаграмма в равновесных условиях
Ток в канале МДП-транзистора, изготовленного на подложке р-типа, обусловлен свободными электронами, концентрация которых n(z). Электрическое поле Еу обусловлено напряжением между истоком и стоком VDS. Согласно закону Ома, плотность тока [5].:
(1.2)
где q - заряд электрона, μn - подвижность электронов в канале, V- падение напряжения от истока до точки канала с координатами (x, y, z).
Проинтегрируем (1.2) по ширине x и глубине z канала. Тогда интеграл в левой части (1.2) дает нам полный ток канала IDS, а для правой части получим:
(1.3)
Величина
есть полный заряд электронов в канале на единицу площади:
Тогда:
(1.4)
Найдем величину заряда электронов Qn. Для этого запишем уравнение электронейтральности для зарядов в МДП-транзисторе на единицу площади в виде [3]:
Qm= Qox + Qn+ QB. (1.5)
Согласно (1.5), заряд на металлическом электроде Qm уравновешивается суммой зарядов свободных электронов Qn и ионизованных акцепторов QB в полупроводнике и встроенного заряда в окисле Qox. [10].
Рисунок 1.9 - Расположение зарядов в МДП-транзисторе.
На рис. 1.9 приведена схема расположения этих зарядов. Из определения геометрической емкости окисла Сox следует, что полный заряд на металлической обкладке МДП-конденсатора Qm равен:
Qm=Cox·Vox, (1.6)
где Vox - падение напряжения на окисном слое, Сox - удельная емкость подзатворного диэлектрика.
Поскольку падение напряжения в окисле равно Vox, в полупроводнике равно поверхностному потенциалу ψs, а полное приложенное к затвору напряжение VGS, то:
VGS-Δφms= Vox + ψs= Vox + ψs0+ V(y), (1.7)
где Δφms - разность работ выхода металл - полупроводник, ψs0 - величина поверхностного потенциала в равновесных условиях, т. е. при напряжении стока VDS = 0.
Из (1.5) - (1.7) следует:
Qn=Qm- Qox-QB= Cox[VGS-Δφms-ψs0 + V(y)] - Qox- QB (1.8)
Поскольку в области сильной инверсии при значительном изменении напряжения на затворе VGS величина поверхностного потенциала меняется слабо, будем в дальнейшем считать ее постоянной и равной потенциалу начала области сильной инверсии ψs0 = 2φ0. Поэтому будем также считать, что заряд акцепторов QB не зависит от поверхностного потенциала. Введем пороговое напряжение VТ как напряжение на затворе VGS, соответствующее открытию канала в равновесных условиях: Vt≡Vgs(ψs = 2φ0, VDS = 0).
При этом Qn(VDS = 0) = 0.
Из (1.8) следует, что [5]:
(1.9)
Тогда с учетом (6.8):
Qn=C[VGS-VT -V(y)]. (1.10)
Подставляя (1.10) в (1.4), разделяя переменные и проведя интегрирование вдоль канала при изменении y от 0 до L, а V(y) от 0 до VDS, получаем:
(1.11)
Уравнение (1.11) описывает вольт-амперную характеристику полевого транзистора в области плавного канала.
Похожие работы
... . По этой причине все основные разновидности логических МДП-элементов статического, квазистатического и динамического действия строятся на одноканальных МДП-транзисторах n-типа. Основные принципы построения логических схем статического действия на МДП-транзисторах одной структуры во много соответствуют принципам построения транзисторных логических схем с непосредственными связями (DCTL). Так, для ...
... новые виды реализуемых функций, которые позволяют построить экономичные схемы триггеров, сумматоров, дешифраторов и других цифровых устройств. Особенности логических элементов, реализуемых в составе БИС Рис. 5. Логический элемент НЕ, И-НЕ на КМДП с ВБ: а) схема элемента 4И-НЕ; 6) функциональное обозначение Рис. 6. Логический элемент на КМДП с ВБ: а) ...
... более что на высоких частотах они мало заметны. Радикальное снижение искажений в области этих частот возможно при использовании в выходном каскаде комплементарных пар МДП-транзисторов. 5. Моделирование схемы в пакете Multisim 8 5.1 Подбор элементной базы и проверка работоспособности Для моделирования схемы необходимо подобрать аналоги отечественным компонентам схемы (транзисторы, диоды, ...
... потенциал затвора, поэтому изменяется ток в цепи исток-сток. Рисунок 2.6 - Структура (а) и эквивалентная схема (б) МДП-транзистора с фотодиодом на основе p-n перехода. МДП-фототранзисторы являются удобными фоточувствительными элементами для создания многоэлементных фотоприемников [2]. 2.5 Гетерофототранзисторы Гетерофототранзисторы (рис. 3.4) основаны на принципе действия обычного ...
0 комментариев