
- •Московский государственный технический университет им.Н.Э.Баумана
- •Калуга,
- •2013 Г.
- •Практическая часть
- •2. Теория.
- •2.1 Модели полупроводниковых диодов
- •Практическая часть
- •Практическая часть
- •1*1014 50 135 1250 1250
- •Практическая часть
- •Лабораторная работа № 5
- •1.2 Краткие сведения по полевым транзисторам с управляющим p-n переходом
- •1.3 Параметры модели Шихмана-Ходжеса
- •1.4 Паспортные параметры птуп и способы идентификации параметров математических моделей
- •1.5 Функциональные схемы для измерения параметров статической математической модели птуп
- •1.6 Задание
- •1.7 Подготовка измерителя параметров полупроводниковых приборов л2-56 к работе
- •1.8 Порядок выполнения работы при применении измерителя свойств полупроводниковых приборов л2-56
- •1.9 Порядок выполнения работы при применении лабораторного стенда 87л-01
- •1.10. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6
- •2.1 Введение
- •2.2 Краткие сведения по полевым транзисторам с изолированным затвором и индуцированным каналом
- •2.3 Параметры модели Шихмана-Ходжеса
- •2.4 Паспортные параметры мдп и способы идентификации параметров математических моделей
- •2.5 Функциональные схемы для измерения параметров статической математической модели мдп
- •2.6 Задание
- •2.7 Подготовка измерителя л2-56 к работе
- •2.8 Порядок выполнения работы при применении измерителя свойств полупроводниковых приборов л2-56
- •2.9 Порядок выполнения работы при применении лабораторного стенда 87л-01
- •2.10. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7
- •1. 1 Введение
- •1.2 Краткие теоретические сведения по тиристорам
- •1.3 Сечения различных типов структур тиристоров и их свойства
- •1.4 Функциональные схемы для исследования вах тиристоров
- •1.5. Задание
- •1.6 Подготовка измерителя л2-56 к работе
- •1.7 Порядок выполнения работы при применении измерителя свойств полупроводниковых приборов л2-56
- •1.8 Порядок выполнения работы при применении лабораторного стенда 87л-01
- •1.9 Контрольные вопросы
- •Общие сведения по параметрическим и компенсационным стабилизаторам тока
- •Практическая часть
2.3 Параметры модели Шихмана-Ходжеса
Полевые
транзисторы с индуцированным каналом
на постоянном токе удовлетворительно
описываются четырёхпараметрической
статической моделью
Шихмана-Ходжеса,
устанавливающей связь выходного
стокового тока транзистора
с напряжениями затвор-исток
и сток-исток
[1]. Эта модель справедлива при коротком
соединении истока с подложкой. Выходная
вольтамперная характеристика (ВАХ)
полевого транзистора
состоит из двух ясно выделенных участков,
соответствующих двум режимам работы
транзистора, которые дляn-
канального ПТИК имеют вид:
если
если
.
Первый участок и соответствующий ему
режим называют триодным,
второй участок и соответствующий режим
называют участком
(режимом) насыщения или пологим участком.
Параметрами модели являются
.
Теория предсказывает, что
,
но в реальных транзисторах параметр
может быть отличным от
.
Параметр
совместно с параметром
определяет выходное сопротивление
транзистора в режиме насыщения. Параметр
естьпороговое
напряжение для
ПТИК. Эта величина зависит от напряжения
смещения, что называют эффектом подложки.
Определять параметры статической
математической модели Шихмана-Ходжеса
можно по выходным ВАХ, а можно и по
производным от них. При нахождении этих
параметров на пологой части ВАХ с низкой
точностью определяется величина
параметра
.
Параметр
для
канального
транзистора находится в соответствии
с формулой:
.
Здесь
-
ширина канала,
- подвижность носителей заряда (дырок)
в канале,
- толщина подзатворного диэлектрика,
- длина канала,
–
относительная диэлектрическая
проницаемость подзатворного диэлектрика,
-
диэлектрическая постоянная. Для
канального
транзистора в соотношении (3) вместо
подвижности дырок необходимо использовать
подвижность электронов. При коротком
замыкании подложки с истоком пороговое
напряжение является фиксированным, а
в общем случае подчиняется следующей
формуле:
(4)
где
- потенциал Ферми,
-
напряжение, связанное с наличием заряда
поверхностных состояний
на конденсаторе, состоящем из электрода
затвора, подзатворного диэлектрика и
второго электрода (полупроводника) и
имеющем емкость
.
При этом величина
:
,
.
Здесь
- постоянная Больцмана,
абсолютная
температура исследуемого твердого
тела,
- заряд электрона, взятый по модулю,
- концентрация мелких доноров (акцепторов)
в подложке,
- собственная концентрация носителей
заряда в подложке. Коэффициент
в соотношении (4) следует формуле:
.
Семейство
выходных ВАХ ПТИК представлено на рис.
2. Выход на пологую зависимость тока
стока (в режиме насыщения) от величины
приложенного напряжения сток-исток
происходит в связи с тем, что образуется
горловина (область вблизи стока, лишённая
носителей заряда). При дальнейшем
увеличении стокового напряжения имеет
место уменьшение эффективной длины
канала и возможно смыкание областей
истока и стока. Причины данного поведения
кроются в модуляции длины канала под
действием напряжения
и генерации- рекомбинации носителей
заряда в обедненной области стока.
2.4 Паспортные параметры мдп и способы идентификации параметров математических моделей
В паспортах на полевые транзисторы с управляющим переходом характерные параметры ПТИК приводятся при использовании особо оговоренных действующих напряжениях между электродами и токах:
- пороговое напряжение (
), которое указывается при определенном напряжении между стоком и истоком
и величине тока стока
;
- начальный ток стока, который указывается при определенном напряжении между стоком и истоком, при коротком замыкании затвора с истоком (напряжение между затвором и истоком
при этом равно нулю);
-ток утечки затвора (при коротком замыкании стока с истоком), который указывается при определенном напряжении между истоком и затвором;
- сопротивление сток-исток в открытом состоянии (или выходная проводимость), которое указывается при определенном малом напряжении между стоком и истоком, обычно меньшем, чем 0,5 В, и коротком замыкании затвора с истоком;
- для частичного описания функционирования ПТИК на высоких частотах указываются две емкости: затвор-исток и затвор-сток.
Рис.2.
Выходные ВАХ n-
канального ПТИК
Идентификация параметров статической математической модели ПТУП производится на основе экспериментальных данных. При этом возможны два подхода – один основан на поиске решений систем уравнений, получаемых из функциональных зависимостей (1) и (2). Второй подход, реализуемый часто при производстве транзисторов, требует установления определенных граничных значений напряжений и токов и уже с их помощью производится получение параметров математических моделей. В данной лабораторной работе необходимо пользоваться первым подходом.