Меню

Уравнения для описания ВАХ МДП-транзистора

В стационарном состоянии полный заряд в МДП-структуре, приходящийся на единицу площади, должен равняться нулю. Значит,

Q = Qp + Qn + Qss + Qопз + Qмдп,

где Q- заряд, равный заряду, появившемуся на обкладке затвора, Qp -заряд подвижных дырок, Qn- заряд подвижных электронов, Qss - заряд поверхностных состояний, Qопз - заряд обедненного слоя, Qмдп - заряд электронов в подложке, обусловленный разностью работ выхода в мдп структуре (работы выхода металла и работы выхода полупроводника).

Ток в канале ПТИК (ток стока) в наиболее общем случае определяется, согласно формуле:

Id = (ze0edmp/Ld) { [Ugs - Uмдп - Qss/Cd -jко]Uds – Uds2/2- - 2/3 (d/ eo ed) (2eoeqNd)1/2[(Uds + Ubs +jко)3/2 - (Ubs + jко)3/2]}.

Здесь z - ширина канала, mр. - подвижность носителей заряда в канале, d - толщина подзатворного диэлектрика, а L - длина канала, ed – относительная диэлектрическая проницаемость подзатворного диэлектрика.

В рамках упрощенной модели в пологой области ВАХ МДП -транзистора следуют формулам:

при напряжении на затворе меньшем, чем напряжение отсечки (для транзистора с встроенным каналом) или при пороговом напряжении (для транзистора с индуцированным каналом). Реальные выходные характеристики МДП- транзисторов показывают резкую (крутую) и слабую зависимости тока стока от напряжения сток-исток (см. рис. 3).

На крутом участке выходной характеристики (в ненасыщенном состоянии) ток стока приближенно может быть описан как :

где параметр BETA для р- канального транзистора находится в соответствии с формулой:

.

Выход на слабую зависимость тока стока от величины приложенного напряжения сток-исток происходит в связи с тем, что образуется горловина (область вблизи стока, лишённая носителей заряда). При дальнейшем увеличении стокового напряжения имеет место уменьшение эффективной длины канала и возможно смыкание областей истока и стока. Причины данного поведения кроются в модуляции длины канала под действием UDS и генерации- рекомбинации носителей заряда в обедненной области стока.

В режиме насыщения ток стока изменяется в соответствии с формулой:

Основные особенности структуры в области насыщения:

q обедненный слой простирается в область канала, и толщина этого слоя зависит от напряжения Uси;

q падение напряжения на участке канала, начинающемся от истока, в первом приближении не зависит от потенциала стока.

В пологой области ВАХ напряжение на канале имеет тенденцию оставаться постоянным и равным UGS – UTO. Поэтому разность между потенциалом стока и падением напряжения на канале оказывается приложенным к ОПЗ у поверхности полупроводника (длина этого слоя L’). И падение напряжения на этом слое равно UDS- (UGS – UTO). При росте UDS величина L’ возрастает, т.е. модуляция напряжения UDS приводит к модуляции эффективной длины канала L = Lт - L’, где Lт - полная длина канала от истока до стока. Увеличение напряжения на стоке уменьшает длину канала и, значит, его сопротивление. Для сохранения постоянного напряжения на канале (UDS – UTO) ток стока должен возрасти так, чтобы компенсировать уменьшение сопротивления канала. Этот рост тока стока с ростом выходного напряжения выявляет положительную обратную связь, которая обусловливает конечное выходное сопротивление птик. Чаще модуляцию длины канала учитывают модификацией уравнения для тока стока в насыщении:

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи:

Проводная связь в годы ВОВ
Великая Отечественная война началась для Советского Союза в исключительно неблагоприятной обстановке. Фашистская Германия, захватив европейские страны, сосредоточила и развернула у советских границ огромные группировки войск ...

Радиотелеметрические системы с временным разделением каналов
Телекоммуникации являются одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки и техники. Жизнь современного общества уже невозможно представить без тех достижений, которые были сделаны в этой отрасли за немногим бол ...

Метеорологические датчики контроля среды
Из всех физических величин, несомненно, наиболее часто измеряемой является температура и влажность. Действительно, температура представляет собой очень важную характеристику состояния вещества, которая отражает как непрер ...

(C) 2021 | www.techniformula.ru