2.5. Статические параметры мдп транзистора Крутизна вольт-амперной характеристики

Усилительные свойства МДП транзистора характеризуются крутизной S передаточной характеристики (рис. 2.10), которая выражает изменение тока от изменения входного напряжения:

S = (2.20)

В пологой области вольт-амперной характеристики крутизна равна

S= (2.21)

Крутизна в этой области может быть увеличена одним из двух способов: либо уменьшением напряжения на затворе, либо изменением геометрии прибора — отношения ширины канала к его длине. (Типичные значения крутизны для МДП транзисторов лежат в пределах 0,5—2,0 мА/В.)

Внутреннее, или динамическое, сопротивление

Внутреннее (динамическое) сопротивление R_i определяется выражением

R_i = (2.22)

В пологой области характеристики R_i =→; в реальных приборах R_i = 40—100 кОм. В крутой области

(R_i)^-1 = (2.23)

Сопротивление затвора

Сопротивление затвора R_з является функцией напряжения на затворе V_з, напряжения на стоке V_s, порогового напряжения V_пор и имеет значение 10¹⁰ – 10¹⁵ Ом.

2.6. Частотные свойства мдп транзистора

Качество приборов, управляемых напряжением, определяется отношением крутизны S и входной емкости С_вх затвора прибора. По нему можно оценить полосу пропускания прибора Δf:

Δf = S/C_вх = - (μ/L²)(V₃ – V_пор) (2.24)

Полоса пропускания зависит только от длины канала и не зависит от его ширины, так как увеличение ширины канала в одинаковой степени повышает емкость прибора и его крутизну. В реальных приборах предельная рабочая частота ограничена величиной в несколько сотен мегагерц.

3. Соединения и контактные площадки

Соединения

Элементы ИМС электрически соединены между собой с помощью алюминиевой разводки толщиной до 0,8 мкм. Когда в однослойной разводке не удается избежать пересечений, применяют диффузионные перемычки (рис. 3.1). Речь идет об изоляции двух взаимно перпендикулярных проводников, первый из которых размещен поверх защитного окисла, второй "подныривает" под него в виде участка n⁺-слоя. Этот участок имеет заметное сопротивление (3-5 Ом), вносит дополнительную паразитную емкость и занимает сравнительно большую площадь (для него требуется отдельная изолированная область), поэтому диффузионной перемычкой пользуются в исключительных случаях. Диффузионные перемычки не применяют в цепях питания, в которых протекают достаточно большие токи.

Рис. 3.1. Конструкция диффузионной перемычки

Контактные площадки

Контактные площадки (КП), располагаемые обычно по периферии полупроводникового кристалла служат для создания соединений полупроводниковой схемы с выводами корпуса с помощью золотых или алюминиевых проволочек методом термокомпрессии. Для КП используют тот же материал что и для создания разводки (чаще всего алюминий); КП формируют одновременно с созданием разводки. Для предотвращения замыканий КП на подложку в случае нарушения целостности окисла при термокомпрессии под каждой КП формируют изолированную область (за исключением КП, соединенных с проводниками имеющими контакт с подложкой). Конструкция КП приведена на рис. 2.2.

Рис. 3.2. Конструкция соединений (а) и контактной площадки (б) ИМС