Теория транзистора с p-n затвором.

62. Влияние напряжения затвора на сопротивлении канала.

При напряжении стока, равном 0, толщина канала 2y постоянной w по всей длине, но зависит от напряжения U_зu и подложки U_nu. Будем считать, что затвор и подложка соединены, т. е. U_зu = U_nu, тогда толщина канала:

(5.1)

Здесь h – это расстояние между физическими границами n-слоя. Чем больше обратное напряжение U_зu, тем шире p-n переходы и тоньше канал. При некотор41 U_зu = U_отс, канал полностью перекрывается. А напряжение U_отс – напряжение отсечки канала. Найдём его из (5.1) положив 2y = 0:

(5.2)

считая, что φ_к << U_отс и пренебрегаем им. Подставив (5.2) в (5.1) определим ширину канала через U_отс:

(5.3)

Начальная толщина канала при U_зu = 0

При этом сопротивление канала минимально.

(5.4)

При подаче напряжения на затвор толщина канала 2y уменьшается и сопротивление канала растёт.

(5.5)

При .

63. Влияние напряжения стока на процессы в канале.

Рис. 5.2.

При подаче на сток положительного напряжения для канала n-типа в канале возникает ток I_с (ток стока) и вдоль канала появляется падение напряжения U_x, величина которого зависит от координаты x (т. е. от расстояния до истока). При этом на переходе появляется зависящее от координаты x напряжение U_зи + U_x и толщина канала 2y_x становится переменной (рис. 5.2 б)). Подставив в (5.3) вместо U_зи U_зи + U_x найдём толщину канала:

(5.6)

Она максимальна у истока и минимальна у стока, где U_x = U_си у стока:

(5.7)

При некотором напряжении на стоке U_си = U_нас. Канал в районе стока полностью перекрывается (рис 5.2 в). Определим U_нас, положив 2y_c = 0

(5.8)

При этом сопротивление канала в режиме насыщения . Оно больше чем R_ко, но имеет конечное значение. И через канал протекает максимальный ток стока. При дальнейшем увеличении напряжения стока участок перекрытия канала δ и весь избыток напряжения U_си – U_нас падает на этом участке (рис. 5.2 г) и д)) А на проводящем участке канала напряжение остаётся постоянным равным U_нас. На перекрытом участке канала ток проходит за счёт экстракции носителей заряда из канала в обеднённую область, где под действием ускоряющего поля

носители заряда переносятся на сток. Таким образом сопротивление перекрытого участка канала

Это сопротивление канала в режиме насыщения. Оно определяется током экстракции.

64. Теоретическая вах.

Расчёт характеристики проведём для открытого канала. Канал считаем равномерно легированным. На элементарном участке dx (рис.5.2 б)) падение напряжение

Используя выражение (5.6) и пренебрегая φ_к получим:

Интегрируя от U_x = 0 до U_x = U_си ≤ U_нас и по x: от x = 0 до x = l получим:

Учитывая, что . Найдем ток в режиме насыщения, т.е. при U_си = U_нас = U_отс – U_зи

(5.10)

Максимальное значение тока стока при U_зи = 0:

(5.11)

Отсюда следует, что режиме насыщения при U_си = U_нас сопротивление канала в три раза больше чем R_ко

(5.12)

Это основное уравнение полевого транзистора с p-n затвором. Оно было получено 1952 г. американцем Шокли.