Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 5

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 145 >> Следующая

(27) в выражения (22) и (23):
Id sa, =* ц"С( (Vo - VT)\ (28)
где коэффициент m в общем случае зависит от уровня легирования подложки.
При сравнительно малых концентрациях примеси т = V2 [11]. Пороговое
напряжение VT в этом выражении в режиме насыщения для МОП-транзисторов с
низколегированными подложками определяется также уравнением (24). В
сильнолегированных структурах V'T оказывается зависящим от VG-Крутизна
МОП-транзистора в области насыщения в соответствии с выражением (28)
равна
dip
§т дУа
VD==const
ТГ- (Vo - VT). (29)
При выводе соотношений, определяющих основные характеристики МОП-
транзисторов, мы использовали ряд упрощающих предположений. Попробуем
теперь отказаться от первых двух предположений, т. е. проанализируем,
какое влияние на характеристики МОП-транзистора оказывают неидеальность
МОП-ртруктуры и диффузионная компонента тока в канале. Как уже Говорилось
в гл. 7, фиксированный заряд окисла и разность
18
Глава 8
^ 900 а 800 V 700 * 600
| 400
% 300 ?
10143 5 W15 3 S' 10i6 3 5 W17 3 5 W , cm'3
Рис. 8. Номограмма для определения значений безразмерного параметра a
[19],
работ выхода электрона из металла и полупроводника обусловливают сдвиг
напряжения плоских зон МОП-структуры VfB-Ясно, что на эту же величину
должно сдвинуться и пороговое напряжение МОП-транзистора:
Vрв 4~ 2iJiB 4~
/ 28 sqNA (2%)
/ 4е
Ci
(30)
На пороговое напряжение МОП-транзистора влияет также напряжение обратного
смещения подложки Kbs:
(31)
или
Vт - V FB -j- 2i|)B -f- |/2еsqNЛ (2\|)в -f- VBs)/Ci " AW = Vr (VBS) - VT
(VBS = 0) =
(/2+ Vbs - j/>B)
МОП- транзисторы
19
= -р- (>/2|3\|5В 4" PKbs " У^2р1|?в)* (32)
где
а = / 2 (е Д 0)/С, = К2 (е,/е,) (d/LD). (33)
При выполнении конкретных расчетов для нахождения а удобно использовать
номограмму, приведенную на рис. 8 [19]. Семейство зависимостей сдвига
порогового напряжения AVV от смещения подложки VBs Для некоторых типичных
значений параметра а приведено на рис. 9. Легко видеть, что чем больше а,
тем больше A
/^Г. {в
^лвиг порогового напряжения за счет обратного смещения подложки при
различных значениях параметра а.
20
Глава 8
Для исследования влияния диффузионной компоненты тока канала рассмотрим
двумерную зонную схему МОП-транзистора в неравновесных условиях (рис. 4,
г), где, в частности, показано изменение положения электронного
квазиуровня Ферми по длине канала. С помощью этого квазиуровня i[)f,n
плотность полного тока канала, включая обе его компоненты (диффузионную и
дрейфовую), можно записать в виде
Jd(x, у) = q\inn<%у + aDnS/ri - - qDnn (х, у)ЩРп. (34)
Снова используя приближение плавного канала, из выражения (34) получим
для полного тока
1d = \Jd{x, y)Zdx~
о
L , xi
= ~^Dnqzi^^^n{x, у) dx dy -
о о
Vn ^
7 piii г г* дЗФ-Р'''
= Г [ ( -------:--dibdV, (35)
L Ln J J К, Про/рЛо)
О
Напряжение на затворе связано с поверхностным потенциалом ij)s
соотношением
Vg - Vg - Уfb =-------?г- -г "
+ (36)
Когда напряжение на затворе VG существенно превышает пороговое напряжение
VT, выражение (35) переходит в приближенную формулу (22). Однако в
окрестности порогового напряжения, а также вблизи отсечки канала точность
формулы (22) недостаточна, и здесь следует использовать точное выражение
(35). Для конкретных структур с определенными значениями физических
параметров (размеров, концентрации примеси, подвижности) уравнения (35) и
(36) решаются численными методами. Получаемые при этом зависимости
справедливы при любых напряжениях на стоке (и в линейной области, и в
области насыщения). В качестве примера на рис. 10 приведены результаты
одного из таких расчетов [16], которые отчетливо демонстрируют эффект
насыщения тока - типичное свойство выходных характеристик МОП-
транзисторов с длинным каналом.
МОП-транзисторы
21
О t Z 3 4 S б 7 8 3
Vj,, В
Рив. 10. Теоретические (в) и экспериментальные (-) стоковые
характеристики р-канального МОП-транзистора g параметрами d= 2000 A, Np =
4,6* 1014 см-8 и Цр = 256 cm?*B"1"g~j [16].
8.2,3. Подпороговая область
Если напряжение на затворе МОП-транзистора ниже порогового и граница с
окислом находится в условиях слабой инверсии, соответствующий ток стока
называют подпороговым током [20, 21 ]. Подпороговая область характеристик
особенно важна для МОП-транзисторов, предназначенных для работы в
низковольтных полупроводниковых устройствах с малым энергопотреблением
(цифровые логические схемы, устройства памяти), поскольку именно этот
режим соответствует закрытому состоянию МОП-транзистора, а также
описывает процесс переключения из закрытого состояния в открытое.
В условиях слабой инверсии основной компонентой тока канала
является диффузионная составляющая. Формула для тока
стока выводится так же, как и выражение для коллекторного тока в
биполярном транзисторе с однородно легированной базой. Рассматривая МОП-
транзистор как п-р-я-(исток-подложка- сток)-биполярный транзистор, можно
написать
1D-----qAD" -g- = qAD" , (37)
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed