Решение
Учитывая выражения (13.6) и (15.1), получаем расчетную формулу для порогового напряжения n-канального МОП-транзистора
Vt = χm - χs - Eg/2q + ϕt ln(NA/ni) + 2 ϕF + q(NA W(2 ϕF)– Not)/C0. (16.1)
Непосредственный расчет дает удельную емкость оксида
C0 = 3.45 10-7 Ф/см2 (см. (12.5)), а также
а) NA = 1016; ϕF = 0.35 В; Vt = - 0.14 В;
б) NA = 1017; ϕF = 0.41 В; Vt = 0.19 В.
Эти вычисления дают понимание возможности технологического контроля и увеличения порогового напряжения n-канального МОП-транзистора (что необходимо для нормально закрытых приборов) с помощью процедуры подлегирования подложки.
Задача 17
Найти выражение для тока стока МОП-транзистора с длиной канала L и шириной Z (SPICE параметры L и W), используя концепцию времени пролета и полного количества подвижного заряда в канале транзистора Qinv для случаев:
а) линейного омического режима Vds << Vg – Vt;
б) во всей крутой области I-V характеристики Vds ≤ Vg – Vt; в) во всей пологой области работы МОП-транзистора
Vds > Vg – Vt.
Решение
а). При малом смещении между стоком и истоком плотность носителей в канале Vds << Vg – Vt
Qinv qns Z L = Co(Vg −Vt ) Z L . |
(17.1) |
Время пролета носителей между стоком и |
истоком |
(см. задачу 6) |
|
τF = L/(μ E) = L2/(μ Vds), |
(17.2) |
где μ - подвижность носителей в канале транзистора (SPICE параметр UO). Тогда ток между стоком и истоком равен
Id =Qinv τF = (Z / L) μCo (Vg −Vt )Vds |
(17.3) |
б). Если приложенное напряжение между стоком и истоком не мало Vds ≤ Vg –Vt, то плотность носителей в инверсионном слое бу-
19