Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчет вольтамперных характеристик мдп полевого транзистора
Проведем расчет тока стока IC как функция напряжений VСИ и VЗИ в схеме с заземленным истоком. По закону Ома плотность тока стока, протекающего через канал с удельной проводимостью под действием продольного электрического поля напряженностью , можно определить по формуле , (9.2) где - поверхностная подвижность носителей тока в канале, которая несколько ниже объемной из-за дополнительного рассеяния носителей тока на дефектах поверхности, - суммарный удельный заряд в канале, V(х) – падение напряжения вдоль канала за счет протекающего тока стока. Величина заряда в (9.2) при условии инверсии проводимости (VЗИ > VЗИпор) в общем случае определяется тремя составляющими: , (9.3) где - индуцированный в канале заряд электронов, который определяется как заряд емкости СЗ МДП-структуры затвора. Падение напряжения V(х) в направлении к стоку при протекании тока стока становиться более положительным, влияние затвора ослабляется и, поэтому V(х) входит в (9.3) со знаком минус. Qпов – удельный заряд на поверхностных состояниях полупроводника в МДП-структуре на границе с диэлектриком и QОПЗ – удельный объемный заряд в области р-п перехода, возникающего на границе индуцированного канала п -типа с подложкой р -типа. При этом заряды Qпов и QОПЗ являются положительными и компенсируют заряд электронов канала. Подставив (9.3) в (9.2) и разделив переменные, получим дифференциальное уравнение I порядка: . (9.4) Интегрируя (9.4) по х по длине канала от 0 до L, а по V(х) от до , где - потенциал, создаваемый поверхностными состояниями, и считая, что заряды Qпов и QОПЗ не зависят от V(х), получим: . (9.5) Умножив (9.5) на площадь поперечного сечения канала S и проведя несложные преобразования, окончательно для тока стока имеем: , (9.6) где - (9.7) расчетное значение порогового напряжения, - удельная крутизна изменения тока стока. Выражение (9.6) представляет собой расчетное уравнение выходной вольтамперной характеристики МДП-полевого транзистора. Если построить эту характеристику, то увидим, что она согласуется с реальной характеристикой только на омическом участке при . После расчетная характеристика проходит через максимум и затем ток стока уменьшается с ростом (жирные штриховые линии на рис.9.5, б). Исследуя выражение (9.6) на максимум, для получим:
. (9.8) Геометрическое место точек на выходных характеристиках, в которых при разных наступает насыщение тока стока (), представляет собой параболу (штриховая линия рис. 9.5,б), описываемая формулой , (9.9) которая получается подстановкой (9.8) в (9.6). Парабола делить выходные характеристики на омическую – слева от параболы и участок насыщения – справа от параболы участки. Выражение (9.9) определяет значения граничного тока стока. В точке происходит отсечка канала в стоковом конце, при этом разность потенциалов между затвором и поверхностью полупроводника в точке х = L становится равной VПОР. После этого ток стока практически перестает зависеть от напряжения на стоке. Однако реально в полевых транзисторах на участке насыщения наблюдается небольшой рост тока стока при . Это обусловлено, во-первых, уменьшением длины канала транзистора за счет роста ширины р-п перехода в стоковом конце с ростом . Во-вторых, положительный объемный заряд донорной примеси р-п перехода наводить в области канала дополнительный заряд электронов, что увеличивает проводимость канала и тем самым вызывает рост тока стока. Рост тока стока на участке насыщения характеристики можно учесть, вводя внутреннее сопротивление МДП-транзистора (см. рис. 9.5,б): . (9.10) Тогда уравнение выходных характеристик транзистора при примет вид: . (9.11) Таким образом, уравнение (9.6) совместно с (9.11) описывает полные выходные вольтамперные характеристики МДП полевого транзистора. Область насыщения выходных вольтамперных характеристик полевого транзистора часто называют активной, так как в этой области работы транзистор обладает усилительным свойством.
Стоко-затворные вольтамперные характеристики МДП-транзистора (рис. 9.5,а) в области насыщения хорошо описываются выражением (9.9). На основе (9.9) можно рассчитать крутизну стоко-затворной характеристики: . (9.12) Из (9.12) вытекает ясный физический смысл удельной крутизны b – она численно равна крутизне характеристики S при эффективном управляющем напряжении 1В. Выражая через ток стока и, подставив полученное выражение в (9.12), имеем: . Видно, что крутизна характеристики определяется только удельной крутизной и величиной тока стока. На линейном участке в выходных вольтамперных характеристиках (9.6) обычно выполняется условие . Тогда в (9.6) можно пренебречь квадратичным членом и получить линейную зависимость , где (9.13) называется сопротивлением канала. Как видно из (9.13), сопротивление канала зависит от напряжения на затворе VЗИ, что позволяет регулировать сопротивление канала в широких пределах изменяя VЗИ. Такое свойство полевых транзисторов позволяет создавать на их основе регулируемые напряжением потенциометры. В заключении отметим, что физические процессы, характеристики и параметры МДП полевых транзисторов с индуцированным каналом р -типа аналогичны описанным выше, только меняются направления токов и полярности действующих на электродах транзистора напряжений.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 49; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.223.21.5 (0.007 с.) |