Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
приложить положительное -напряжение к затвору, чтобы обогатить канал и
увеличить -проводимость канала (рис. -18,6). Этот тип .приборов называют
обогащенны-м с /г-ка>налом. Аналогично существуют обедненные и
обогащенные .приборы с р-ка-налом, которые показаны на рис. 18,в и г
соответственно.
Затвор Исток Сток
^ tsW.
Обедненного типа с п-каналом а)
Затвор Исток у;Ь/л Сток
Обогащенного типа с п-каналом
б)
Затвор
Иствн
Сток
Обедненного типа с р-каналом в)
Затвор Исток I Сток
Обогащенного типа с р-каналом
г)
Рйс. 18. Основные типы МДП-транзистора. Четыре типа, отличающихся типом
инверсионной области и типом проводимости объема полупроводника.
Электрические символы, -переходные характеристики, выходные
характеристики всех четырех типов приборов приведены (Л. 23] на рис. 19.
Мы видим, что в -приборе обедненного типа с п-ка-налом заметный ток стока
протекает при 0, ток может быть уменьшен или увеличен изменением
напряжения затвора. В приборе обогащенного типа -мы должны приложить -к
затвору -положительное смещение, -большее, чем .пороговое напряжение UT,
-прежде че-м потечет заметный ток стока. -Все сказанное вьгше можно
полностью распространить на приборы с p-каналом, из-менив полярности
напряжений.
4. Схема с общим затвором [J1. 24]. Выше мы имели дело со схемой с
общим истоком. Сейчас, основываясь на -базовой теории, мы рассмотрим
характеристики в схеме с общим затвором. Обе эти схемы включения "-
канальны-х МДП-транзисторов представлены на -рис. 20. Для -более •
точного обозначения напряжений здесь используются две индексные буквы,
например, Uos означает наиря-
Тип
Эле к три ческие ci/м волы
Переходные
характеристики
Выходные характерист ики
Обедненный с п-каналом
а(r)!
Лг|
У
Ое
ь\
| +
ив=0
-W
Обогащенный сп-каналом
1
cJ~L
О Ut +
UB
b\
{ +
/Ут-
Обедненный с р-каналом
1
o-TL
о +
щ=о
Обоызщ еннетй ср-каналом
1
- Ut 0 +
иБ О
Рис. 19. Электрические символы, переходные характеристик!, и выходные
характеристики четырех типов МДП-транзг торов [Л. 23].
жение, приложенное от стока к истоку. -В схеме с общим истоком
ток стока Id описывается -уравнениями i(25
Wgs Ut) Uds '
и
DS
и i(31):
ДЛЯ Uds ^GS ^ Т
(44а)
/D - 2L ( GS 11 т)2 для UDS UGS - UGS ^ Т- (446)
В схеме с общим затвором ток стока Id может быть выражен через напряжения
Ugb и Uds. Из -рис. 20,6 мы -получаем:
U ns=U dg + U gs- (45)
w Если мы определим Ugs^Ugs-UT-уравнение для тока, уравнение ,-(44а)
может быть переписано в виде
l I 77
^GS (^?>G+ ^GS + UT)
= [(t/GS - uTy - Vdg + utY] •
(46)
¦Модифицированное условие отсечки для схемы с общим затвором -для области
насыщения -мы найдем из уравнения (44а)
Uпс -Uds-Ugs =
= Ugs-Ut-Ugs=-Ut. (47)
Подставив уравнение (47) в уравнение (46), мы получим выражение,
идентичное уравнению (446). Очевидно, что в области насыщения ток стока
не зависит от схемы включения. Выходные Id от Udg и входные Id от Ugs
характеристики для схемы с общим затвором представлены на рис. 21,а и б
соответственно.
Существует замечательное отличие между биполярными и МДП-транзисторами:
характери-
стики биполярных транзисторов обычно несимметричны, когда в схеме с общей
базой эмиттер и база меняются местами; полевые транзисторы - теоретически
симметричны {но в реальных прибо-Рис. 20. Схемы включения рах
возможна асимметрия, напри-
МДП-транзистора с общим мер смещенный (сдвинутый) элек-
истоком и общим затвором. трод затвора закрывает в ярибо-
\ре только те 'участки, которые находятся вблизи электрода истока]. Под
"симметрией" мы понимаем, что если в схеме с общим затворам электроды S и
D поменять местами, то результаты будут идентичны. iB этом случае
возможно объединить выходные характеристики |(рис. 21,а и б) в единое
графическое представление, как показано на рис. 22. Эти обобщенные
характеристики иллюстрируют на одном графике целую область работы
транзистора, где исток и сток могут быть входным и выходным электродами
соответственно.
¦Ж).
а)
Рис. 21. Выходные и входные характеристики для схемы с общим затвором [Л.
24].
4 8 12 1Б
ULG+UT,e
3
насыщения g
5. Температура, степень легирования и другие эффекты. В линейной области
пороговое напряжение дается уравнением (33)
ит = Фт8
Qfc
Ct
2Ф'
У 44qNA4B
(48)
Если разность работ выхода Ф ms и 'поверхностный заряд не за-висят от
температуры, дифференцирование уравнения по температуре дает:
где
dUT
Ит~
d^B
dT
dVB
dT
l . /4'lNA 1
2-^7V (49)
ЕЯ(Т = 0) 2 q
]•
(49a)
Рис. 22. Основные характеристики для схемы с общим затвором :[Л. 24] .
На рис. 23,а показаны типичные экспериментальные величины 'порогового
напряжения в системе Si-БЮг, измеренные при различных температурах в
окрестности комнатной. В этом температурном диапазоне зависимость от
температуры может быть представлена прямой линией. Таким образом,
характерные черты поведения прибора могут быть получены решением
уравнения (49) при комнатной температуре. Результаты таких расчетов
