Птш на арсениде галлия.

Особенности арсенида галлия для построения сверхбыстродействующих цифровых устройств:

1. Более высокая (в 6-7 раз) подвижность электронов, чем у кремния.

2. Ширина запрещённой зоны больше, чем у кремния, что увеличивает устойчивость к помехам и диапазон рабочих температур.

3. Удельное сопротивление больше, чем у кремния, что позволяет использовать как диэлектрик, т.е. не требует изоляции.

К недостаткам относятся ядовитость, большие механическая хрупкость и сложность получения, чем у кремния.

Принцип работы и физическая структура птш.

Физическая структура.

Отличия от МОП-структур.

1. В ПТШ затвор кладётся прямо на -слой.

2. Из структуры видно, что металлический затвор и -активный слой образуют диод Шоттки (металл-полупроводник), т.е. через этот затвор будет протекать ток.

Принцип работы.

Если ничего не подавать на затвор, то активные электроны, расположенные в -слое под затвором, уходят в металл (электроны всегда переходят в металл из полупроводника из-за разницы работ выхода). Под электродом образуется обеднённая область, в которой подвижных электронов нет.

Если, теперь приложить разность потенциалов , то по оставшемуся в -слое каналу потечёт ток стока .

Если подать , тогда в обеднённую область начнёт подтягиваться определённое количество электронов. Объём обеднённой области при этом будет уменьшаться, сечение канала увеличиваться и ток стока будет тоже расти.

Электрические характеристики и параметры птш на арсениде галлия.

ВАХ ПТШ очень похожи на ВАХ МОПТ. Они также имеют крутой и пологий участки.

1. Триодный (крутой) участок ( ).

Из теории ПТШ можно показать, что ВАХ описывается выражением закона степени .

, (28)

где - концентрация донорной примеси в активном -слое.

Из этого выражения видно, что в ПТШ ток в зависимости от напряжения на электродах прибора растёт медленней, чем в МОП-структурах, где ВАХ описываются квадратными уравнениями.

Параметры уравнения:

- внутренняя проводимость ПТШ.

- коэффициент удельной крутизны МОПТ (для сравнения). Т.о. между и имеется полная аналогия.

- внутренний встроенный потенциал контакта Шоттки.

2. Пентодный (пологий) участок ( ).

, (29)

где .

Доопределим напряжение отсечки:

.

НО и НЗ ПТШ на .

На практике различают два типа ПТШ: нормально открытые и нормально закрытые ПТШ.

Нормально открытые ПТШ.

Это приборы, у которых в исходном состоянии канал не перекрывается обеднённой областью, в исходном состоянии. Для НО ПТШ параметр имеет большие значения ( ).

Для НО ПТШ .

Нормально закрытые ПТШ.

В исходном состоянии канал автоматически перекрыт обеднённой областью и так нет: . Для НЗ ПТШ параметр имеет малые значения ( ).

Для НЗ ПТШ .

Входные ВАХ НО и НЗ ПТШ.

Вах для тока затвора птш.

В отличие от МОПТ, в ПТШ имеет место ток затвора , равный току диода Шоттки.

В практических схемах исток заземляется, поэтому ток затвора течёт в исток. Тогда суммарный ток истока

.

(т.к. при начинает работать диод Шоттки и к току стока добавляется ток затвора ).

Т.о. в ПТШ, как и в БТ, имеется 2 тока, а не 1 как в МОПТ.

.

, (30)

где - коэффициент неидеальности диода Шоттки.

Можно показать, что для контакта Шоттки

,

где - площадь затвора;

- постоянная Ричардсона;

- потенциал барьера Шоттки.