
- •6. Эффекты короткого канала в моп транзисторе. Критерии короткоканальности.
- •Величина порогового напряжения u пор моп – транзистора и пути его регулирования
- •Физическая экаивалентная схема и частотные свойства моп – транзистора.
- •Статические вольтамперные характеристики и дифференциальные параметры моп – транзистора.
- •Крутизна :
- •Проводимость канала g
- •Пробой моп транзистора: сквозное обеднение, лавинный пробой электронно-дырочного перехода сток-подложка.
Статические вольтамперные характеристики и дифференциальные параметры моп – транзистора.
При Uзи<Uпор в транзисторе протекает подпороговый ток, который обусловлен только диффузией, так как отсутствует канал между истоком и стоком. Величина этого тока относительно мала (порядка 1 нА при комнатной температуре и при напряжении на стоке более 100 мВ), он влияет на скорость переключения прибора, а также на величину мощности, рассеиваемой в ждущем режиме.
Когда напряжение на затворе становится больше порогового, а напряжение на стоке Uси<Uзи−Uпор , канал соединяет исток со стоком, и прибор ведет себя как полупроводниковый резистор, управляемый напряжением, имеет линейный (крутой) участок на выходной статической ВАХ ( область I). Так как величина напряжения на стоке мала, то на этом участке толщина инверсного проводящего канала на поверхности практически одинакова на всем расстоянии от истока к стоку.
При увеличении напряжения на стоке разность потенциалов между затвором и стоком уменьшается, а, следовательно, уменьшается толщина канала около стока. При дальнейшем увеличении Ucи ОПЗ у стока еще больше расширяется. Это приводит к отклонению от линейности зависимости тока стока от напряжения Uси (область 2)
напряжение на стоке станет равной Uзи − Uпор, канал около стока отсекается. Эта величина напряжения на стоке называется напряжением насыщения. В области насыщения величина тока стока c I изменяется благодаря тому, что в точке отсечки канала величина напряжения постоянна . А так как длина канала с увеличением Uси уменьшается на какое-то малое Δ L , то величина тока стока будет увеличиваться.
Диф. Параметры
Крутизна :
Проводимость канала g
Пробой моп транзистора: сквозное обеднение, лавинный пробой электронно-дырочного перехода сток-подложка.
В
длинноканальных транзисторах, при
больших напряжениях на стоке,
)
обедненной области, около стока, где
приложено максимальное электрическое
поле
,
может произойти лавинное
умножение носителей.
Дырки, образующиеся в результате
лавинного умножения, уходят в подложку,
а электроны в сток, увеличивая тем самым
величину Iс.
Величина напряжения на стоке Uси,
при котором происходит лавинный пробой
Uпр,
будет зависеть от напряжения на затворе
(Uзи>
Uпор),
так как при увеличении напряжения на
затворе разница напряжений Uсз
= Ucи
– Uзи
уменьшается, то процесс лавинного
умножения затрудняется.
Если
в длинноканальных транзисторах дырки,
коллектируясь подложкой, приводят
только к увеличению тока подложки Iп,
то в короткоканальных приборах они
являются также причиной уменьшения
напряжения пробоя. Падение напряжения
на сопротивлении подложки
(рис) даже при незначительных токах
подложки может стать причиной механизма
"включения" паразитного биполярного
n-р-n (исток - подложка - сток) транзистора.
Если на р-n-переходе подложка - исток
напряжение Uпи
достигнет 0,6 В, то может начаться инжекция
электронов из истока в подложку.
1 - процесс лавинного умножения носителей в обедненном слое около стока;
2 - процесс инжекции электронов из истока в канал и подложку.
Развитие этого процесса приводит к электрическому пробою транзистора, начало которого определяется условием
.
сквозное обеднение (смыкание истокового и стокового переходов). Сквозное обеднение происходит при таком взаимодействии обедненных областей истока и стока, которое снижает потенциальный барьер между ними, препятствующий протеканию электронного тока.
когда
напряжение на стоке достигает насыщения
,
ширина обедненного слоя
зависит от приложенного к нему напряжения
:
.
Когда величина напряжения на стоке Ucи станет равной напряжению пробоя, вызывающему сквозное обеднение Uпр.о
.
При малых величинах L и Nn напряжение пробоя Uпp.o, вызывающее сквозное обеднение, намного меньше, чем напряжение лавинного пробоя Uпр.лав.