Контрольные вопросы

1. Что такое собственный коэффициент усиления МДП-транзистора по напряжению?

2. Записать формулу для порогового напряжения МДП-транзистора.

3. Записать формулы ВАХ идеализированного транзистора.

4. Нарисовать выходные и проходные характеристики.

5. Чем определяется предельная частота идеализированного транзистора?

6. Объяснить физический механизм зависимости тока стока от потенциала подложки.

Литература

1. Shockley W. An unippolar field-effect transistor. Proc. IRE, 1952, v.40, p. 1365.

2. 3и С.М. Физика полупроводниковых приборов. Кн.1. Пер. с англ. М.: Мир, 1984, 456 с.

3. 3и С.М. Физика полупроводниковых приборов. Кн.2. Пер. с англ. М.: Мир, 1984, 456 с.

Пример выполнения работы

1. Основные соотношения из теоретической части (методика верификации)

Эквивалентая схема транзистора для модели MOS Level-1 (mos1) приведена на рис. 1.

Пороговое напряжение в модели определено соотношением:

, (1)

где — пороговое напряжение при , gamma и phi — параметры, задаваемые пользователем.

В разделе 3 мы получили (соотношение (3.4)):

, (2)

где — коэффициент подложки. Верхний знак соответствует п-канальному транзистору, нижний — р-канальному. Таким образом, параметры gamma и phi определяется соотношениями:

, (3) , (4)

где — концентрация примеси в подложке, — удельная емкость диэлектрика.

Зависимость определяется следующими параметрами структуры:

.

Ток I_drain в модели для нормального режима ( ) определен соотношением:

(5)

где . (6)

Параметры учитывают технологический уход ширины ( ) и длины ( ) канала в зависимости от толщины пассивных областей стока и истока, а также толщины диэлектрика. Эти параметры, а также параметр могут задаваться пользователем.

В идеализированой модели ВАХ МДПТ описывается соотношениями (3.7) раздела 3.

где .

Таким образом, параметры модели определяются соотношениями:

; (7)

. (8)

Параметр определяет наклон ВАХ в пологой области (этот наклон считается пропорциональным току) и имитирует эффект модуляции длины канала. Его смысл иллюстрируется рисунком 2.

При (независимо от ):

. (9)

Таким образом, начальный наклон выходных ВАХ позволяет из уравнений (9) и (6) экспериментально измерить параметр при известном значении :

; (10)

. (11)

Из ВАХ (5) следует, что при

.

Таким образом, экстраполяция линейной зависимости при малом значении (~ 50 мВ) в точку позволяет экспериментально измерить пороговое напряжение для заданного значения (рис. 3).

Задание

Идентификация модели транзистора.

1). По заданным параметрам структуры и измеренным “экспериментально” ВАХ верифицировать параметры модели МДПТ.

2). Получить ВАХ МДПТ и сравнить с “экспериментальными”.

3). В заданной рабочей точке ( ) определить крутизну ВАХ , крутизну по подложке , выходную проводимость и собственный коэффициент усиления по наряжению .