Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 6

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 12 .. 145 >> Следующая

где A - эффективная поперечная площадь канала, а п (0) и n(L) - объемные
концентрации электронов у истока и стока соответственно (рив. 6, а):
п (0) •= пгце^*, (38а)
n(L) = npl/*.-tvD' (38б)
22
Глаеа 8
Здесь \|^8 - поверхностный потенциал у истока. Эффективная поперечная
площадь канала представляет собой произведение ширины канала Z на
эффективную толщину инверсионного слоя в направлении, перпендикулярном
поверхности. Поскольку концентрация электронов экспоненциально зависит от
потенциала гр, эффективная толщина канала равна расстоянию от
поверхности, на котором потенциал уменьшается на величину порядка kTlq.
Следовательно, эффективная толщина канала равна kT/q?>s, где S's-
поверхностное электрическое поле, которое в режиме слабой инверсии
определяется выражением
&s = - Qb/zs = Y2<Л^А • (39)
Подставив выражения (38) и (39) в выражение (37), получим
118, 22]
Ь = (х) W Щ1 (1 - ftVD) ^ (р,|,"г'/2 • <40)
В последнем выражении были использованы соотношение Эйнштейна Dn -
\inkT!q и безразмерный параметр а, характеризующий МОП-структуру.
Поверхностный потенциал ^ у истока в этих обозначениях записывается через
напряжение на затЕоре VG следующим образом [18, 19]:
% = (Vo ~ VFB) - {[ 1 + ± ФУа - - I)]'78- l}- (41)
Из выражения (40) следует, что в подпороговой области ток стока
экспоненциально увеличивается с ростом напряжения на затворе VG и
перестает зависеть от напряжения стока при VD > 3kTiq. С помощью формул
(40) и (41) можно определить характернее изменение напряжения на затворе
5, требуемое для изменения тока стока на порядок. По определению
5 ее In \§dVGld (In ID)~
- (kT/q) In 10d ($VG)/d (In ID) =
= (kTjq)\n 10(1 + Co W-sVCi] JI - (J-) lCc(4>,)/<:,]*]. (42)
В обычных ситуациях, когда a^>CD/Cit
In 10(1+Со/С,). (43)
Слагаемое в скобках здесь представляет собой отношение емкостного
делителя (Сг- + CD)/Cj. В структурах с высокой плотностью поверхностных
состояний Dit эффективную емкость поверхностных состояний Cit = qDit
нужно "включить" параллельно емкости обед-
МОП-транзисторы
23
180 " 110 I 160
150
§ 130
% 126 &
^ 110 * 100 | 30
I 80
ь
-
- Vbss° у[
500А f ЗООА О л У

д / /
1 1 1 1
0 2 4 б 8 10 12 14 16 13 20 a^les/ejXd/Lj,)
Рцс. П. Характерный сдвиг затворного напряжения S, обеспечивающий в под*
ророговой области изменение тока на порядок, при различных обратных
смещениях подложки [19].
немного слоя CD, т. е. заменить в выражении (43) CD на CD + Cit. При этом
S0i, = -f-lnlO(l +^±?si). (44)
Когда к подложке МОП-транзистора приложено обратное смещение,
поверхностный потенциал г|)4 увеличивается и соответственно уменьшается
емкость обедненного слоя CD, а следовательно, и характерное изменение
затворного напряжения 5. На рис. 11 приведены теоретические зависимости 5
от величины параметра а при различных обратных смещениях на подложке МОП-
транзистора [19]. Следует отметить, что существенное уменьшение 5
вызывает уже "первый вольт" обратного смещения подложку
Экспериментальные подпороговые характеристики МОП-транзистора с длинным
каналом (15,5 мкм) для трех значений напряжения обратного смещения VBS
приведены на рис. 12 [23]. Как и следовало ожидать, ниже порогового
напряжения VY, отмеченного на каждой из кривых стрелочкой, ток стока МОП-
транзистора экспоненциально зависит от напряжения на затворе.
24
Глава 8
Рис. 12. Экспериментальные подпороговые характеристики МОП-транзистора с
длинным каналом (L = 15,5 мкм) [23].
Отметим также, что подпороговый участок экспериментальных кривых
практически не изменяется при изменении напряжения стока от 0,1 до 10 В.
Независимость ID от VD на подпороговом участке характерна для
длинноканального поведения МОП-транзистора. Толщина слоя окисла и уровень
легирования подложки прибора, характеристики которого приведены на рис.
12, составляли 570 А и 5,6 • 1015 см-3. (Параметр а равен 4.) При этом
теоретические значения 5 = 83 мВ на декаду для VBs = 0,
5 = 67 мВ на декаду для = 3 В и 5 *= 63 мВ на декаду при -10В (рис.
11), a AW = 0,75 В для FBS = 3 В и ДУГ = 1,7 В для = 10 В (рис. 9). Эти
результаты близки к экспериментальным значениям соответствующих величин,
найденным по характеристикам прибора (рис. 12).
8.2.4. Подвижность носителей
При малых продольных электрических полях Sy дрейфовая скорость носителей
инверсионного слоя пропорциональна приложенному полю vd == fin.S'y (S'у -
параллельно направлению тока). Из результатов измерений следует, что
дрейфовая поверхностная подвижность цп зависит от поперечного
электрического поля Sx (Sx перпендикулярно направлению тока). На рис. 13
приведены зависимости (Sx), измеренные [24] при трех различных
температурах в кремниевых МОП-структурах на /7-подложке с ориентацией
(100). Отметим, что, согласно результатам работы [241, подвижность цп не
зависит от обработки поверхности и уровня легирования подложки при NA <
1017 см-3. При постоянной
МОП-транзисторы
25
Эффективное поперечное поле SXt В/см
Рис. 13. Зависимость подвижности инверсионного слоя (дп от эффективного
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed