6.3. Характеристика программы анализа статических и малосигнальных параметров птш

Для обработки результатов эксперимента используется программа, основанная на модели двух областей, относящейся к простейшим физико-топологическим моделям. В качестве исходных данных используются упомянутые выше величины: ,,,,,,,.

Программа позволяет проводить расчет статических стоковых и затворных характеристик, а также параметров малосигнальной эквивалентной схемы ПТШ. Для упрощения ограничиваемся элементами кристалла: переходной проводимостью (крутизной) , выходным сопротивлением (проводимостью), емкостью затвор-истоки емкостью затвор-сток.

Для описания свойств материала применяется двухкусочная аппроксимация полескоростной характеристики. На рис.6.7 представлены два типа полескоростной характеристики и ее двухкусочная аппроксимация. Соответствие аппроксимации реальной характеристике определяется двумя величинами: низкополевой подвижностью(или величиной порогового поля) и скоростью насыщения. Значение скорости насыщения слабо зависит от концентрации легирования и в расчетах принимается ровной. Параметрдля принятой аппроксимации находится из выражения –.

Эквивалентная схема позволяет легко рассчитать амплитудно-частотную характеристику транзистора. Существует большое разнообразие эквивалентных схем, различающихся количеством элементов и их предназначением для описания работы ПТШ. На рис. 6.8 показана малосигнальная эквивалентная схема активного кристалла с добавлением паразитных омических сопротивлений. В ней распределенные сопротивления и емкости отдельных областей ПТШ представлены в виде сосредоточенных элементов. Сопротивления активных потерь в областях затвора, стока, истока и канала в этом случае представлены сопротивлениями,,и. Сопротивлениеотражает выходное сопротивление сток-исток. Емкости,представляют частичные емкости канала. Активные свойства транзистора отражены генератором тока, управляемым напряжением затвор-канал. Не учтены некоторые элементы кристалла (например, межэлектродная емкость сток-исток), индуктивности и емкости выводов.

По определению сопротивления (проводимости) транзистора:

Емкости, соответствующие различным участкам канала:

В выражениях (6.12) и (6.13) переменной обозначен заряд обедненного слоя. В первом приближении величиныинаходятся по наклону соответствующих статических характеристик (рис.2.3). Зная параметры, определенные выражениями (6.10) – (6.13), а также паразитные сопротивления стока и истока можно получить эквивалентную схему, адекватно описывающую поведение транзистора на переменном сигнале (рис. 6.8).Из ранее неописанных параметров в схему введены сопротивление металлизации затвора и сопротивление части канала, через которое происходит перезарядка емкости.

Часто для оценки предельных частотных возможностей используют величину, называемую граничной частотой . Эта величина показывает, на какой частоте коэффициент усиления по току равен единице (для транзистора без паразитных элементов). Чем выше, тем лучше работает транзистор на высоких частотах, обеспечивая меньше время задержки сигнала.

6.4. Предварительное задание

1. Изучить теоретическую часть работы. При необходимости обратиться к рекомендованной литературе

2. Ознакомиться с измерительной установкой и инструкцией по проведению измерений.