Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
длина канала, как это было показано на рис. 16. 'Потенциал в конце
проводящего участка канала '(точка Р) имеет фиксированную величину UD
sat• как это слбдувт из уравнения (54). Однако при увеличении напряжения
ширина обедненного слоя также увеличивается. Это приводит к смещению
точки Р в сторону истока 1[Л. 21]. Хотя потенциал точки Р и остается
постоянным, однако эффективное расстояние от истока до стока уменьшается,
в результате чего и в насыщенном режиме проводимость канала имеет
определенную величину gD?=Q-
Б. Напряжение пробоя. Если продолжать увеличивать напряжение, то
благодаря лавинному умножению возникает пробой перехода затвор - канал и
ток стока резко возрастает. Пробой возии-
Нонтант первого затвора
Контакт
р- типа Второй затвор Подложка п-типа
кает в канале вблизи стока, там, где обратное напряжение на переходе
наибольшее:
Ub (напряжение пробоя) = \Ud\+'Ug- (58)
На рис. 23, например, напряжение пробоя при Ua = 0 равно 27 в. При Ug = 1
в напряжение пробоя также равно 27 в, но напряжение на стоке, при котором
происходит пробой, равно (Рв-'Ug), т. е.
26 в.
г,ч
лих
г,о
t t,B
иг
0,8
о
Рис. 23. Вольт-амперные характеристики р-ка-нального транзистора (Л. 8].
В. Входное сопротивление. Ток обратно смещенного р-п -перехода затвор
- канал выражается следующей формулой:
где т]-константа, равная единице для случая, когда ток определяется
свойствами объемов материалов, н ri=2 в случае, если преобладает
генерация в р-п переходе. Входное сопротивление равно:
1 (д1с V* -фТ Rtn - Bin~[duG) - q (IQ -Is) • (60)
Для /s=10~10 а и /с= 0 входное сопротивление при комнатной температуре
равно примерно 250 Мом и возрастает при увеличении обратного смещения.
Г. Последовательные сопротивления. Так как между контактом затвора и
контактами стока и истока имеются определенные промежутки, как это
показано на рис. 24, то это означает наличие внешних по отношению к
каналу последовательных сопротивлений: Rs -
сопротивление истока и - сопротивление стока. Эти сопротивления не
модулируются напряжением на затворе и обусловливают омические падения
напряжения между затвором и контактами стока и истока, уменьшая тем самым
проводимость канала и крутизну. Напряжения U" и \UG в уравнении (90)
должны быть^ заменены на Un-IniRs-lRv) и ('Оо-IdRb) соответственно
Билинейной области выходных характеристик сопротивления Rs, ^D иключе'
ны последовательно, и результат измерения проводимости стока
соответствует величине
__________ёро
[1 + (Rs + Pfjl &D(|I
Аналогичный эффект получается и при измерении крутизны. В области
насыщения, однако, на величину реальной крутизны влия-
Рис. 24. Схема, показывающая наличие последовательных сопротивлений со
стороны истока Rs и со стороны стока RD. Напряжения на затворе и стоке
могут модулировать проводимость только канала gDC.
сыщение тока стока. При дальнейшем увеличении напряжения (I Vt>\~>|
Uп\sat) сопротивление стока перестает оказывать влияние на ток стока и,
следовательно, Rd не влияет на величину крутизны, которая в насыщенном
режиме равна:
gm 1 "Ь RsSm
Д Влияние температуры и подвижности. Если плотность ионизированных
доноров остается постоянной в некотором диапазоне температур, то и
напряжение отсечки >UP в соответствии с уравнением |(52б) будет
оставаться постоянным. Однако ток /р в соответствии с уравнением (-52а)
будет изменяться из-за изменения по-
ма
д,и г,о 1,0 0,8 о,в 0,5 0,0 Од \
\ \ V -7
А
\
\
Т
' 100 , °К1000
Рис. 25. Температурная зависимость максимального тока стока fp {JT. 8].
ет только сопротивление истока. Наличие сопротивления стока приводит лишь
к увеличению напряжения, при котором возникает на-
Истон
Обедненный, слой
Подложка о-manа
дв'ижности носителей заряда с температурой. Типичные зависимости
приведены на рис. 25. Ток 1Р уменьшается обратно пропорционально квадрату
температуры. Зависимость тока стока Id от- температуры может быть
получена из уравнения ('50). Ход этой функции определяется температурной
зависимостью двух 'параметров р, и Ubi- Обе эти зависимости таковы, что
ток стока уменьшается при увеличении температуры.
До сих пор мы предполагали, что подвижность носителей в канале является
'постоянной. Однако при увеличении напряженности поля в канале
подвижность падает. Уравнение (42) должно быть несколько изменено путем
переноса подвижности под знак интеграла. В результате ток стока
уменьшается [Л. '6, 22, 23]. Однако обычный вид зависимости Id от Ud
сохраняется.
U
5. Динамические характеристики.
А. Частота отсечки. Два основных параметра характеризуют ограничения
высокочастотных возможностей канального транзистора: время пролета и
постоянная времени ^С-цепи. Существует вполне определенное, конечное
время, которое необходимо для того, чтобы носители заряда пересекли канал
от -истока до стока.
* Для случая, когда подвижность считается постоянной, время пролета
равно:
