Лабы Михайлов / 1 Лаба / Лаба 1

4. Изменение глубины обеднения при увеличении напряжения затвор-

исток

Исходные параметры: UСИ = 7,5 В; A = 0,16 мкм; Nd = 5∙1023 м-3. Представим изменение глубины обеднения при изменении напряжения UЗИ:

UЗИ = -1,5 В

UЗИ = -3,5 В

UЗИ = -5,5 В

Рис. 11 – Изменение глубины обеднения при изменении напряжения UЗИ

Снова обратимся к формуле ширины обедненной области:

W = √ƐƐ0(Ubi+UG)

qNd

То есть, при изменении напряжения на затворе происходит изменение глубины обедненной области. Данный факт можно объяснить и тем, что, так как в нашем случае n-канальный ПТШ, то при увеличении отрицательного напряжения на затворе увеличивается барьер Шоттки, то есть большее количество электронов вытесняется под затвором, соответственно,

обедненная область расширяется.

Однако, обедненная область в области стока практически неизменна, но в области истока значительно изменяется при изменении напряжения на затворе. Объясняется это тем, что барьер имеет большее обратное смещение по сравнению с остальной частью канала, соответственно, глубина обедненной области в области стока будет наибольшей. При этом, если обратиться к формуле глубины обедненной области в области стока:

11

W(x) = √ƐƐ0(Ubi+UG+U(x))

qNd

можем заметить U(x) - локальное значение потенциала в проводящем канале ПТШ на расстоянии x от стокового конца затвора, которое достигает максимального значения в области стока и минимальное в области истока. При этом, данное напряжение компенсирует любое изменение напряжение на затворе, соответственно, со стороны стока получаем практически неизменное значение глубины обедненной области и наблюдаем значительное изменение со стороны истока.

5. Изменения глубины обеднения в стоковой части затвора при сохранении глубины обеднения в истоковой части затвора при изменении напряжения на стоке

Исходные параметры: UЗИ = -3,5 В; A = 0,16 мкм; Nd = 5∙1023 м-3. Представим изменение глубины обеднения в стоковой части затвора при изменении напряжения UСИ:

UCИ = 4 В

UCИ = 6 В

UCИ = 8 В

Рис. 12 – Изменение глубины обеднения в стоковой части затвора при изменении напряжения UСИ

Анализируя изменение глубины обеднения при постоянном напряжении на затворе можем сказать следующее: при увеличении напряжения на стоке получаем большее обратное смещение барьера Шоттки и, как следствие,

увеличение глубины обедненной области со стороны стока. То есть,

12

наблюдаем неравномерное распределение глубины обедненной области от истока к стоку.

При этом, со стороны истока глубина обедненной области не изменяется, так как опираясь на формулу глубины обеднения со стороны истока:

W = √ƐƐ0(Ubi+UG)

qNd

на значение глубины обеднения будет влиять только напряжение на затворе,

которое, в данном случае, неизменно. Учитывая формулу для глубины обеднения со стороны стока:

W(x) = √ƐƐ0(Ubi+UG+U(x))

qNd

на глубину обеднения в данной области будет влиять напряжение на стоке,

которое, в свою очередь, увеличивается, соответственно увеличивается и глубина обедненной области со стороны стока.

В конечном итоге можем сказать, что обедненная область имеет ассиметричный характер, то есть имеет определенный наклон в сторону стока,

который, в данном случае, связан с постоянством потенциала на затворе и изменением потенциала на стоке, который, в свою очередь, увеличивает обратно смещение барьера Шоттки, то есть увеличивает глубину обедненной области со стороны стока.

6. Подбор параметров ПТШ таким образом, чтобы IСнас = 0,6 A, UСнас = 5

В, gmнас = 0,5 А/В

Значения подобранных параметров: Nd = 6,77∙1023 м-3; UЗИ = -4,89 В; UCИ

= 7,24 В; A = 0,14 мкм.

13

Таким образом, удалось подобрать значения параметров таким образом,

чтобы полученные характеристики удовлетворяли значениям, прописанным в задании.

14

15

Таким образом, анализируя полученные графики ВАХ и крутизны ВАХ ПТШ с учетом сопротивлений истока и стока, делаем вывод, что характеристики транзистора в значительной степени изменяются в худшую сторону, а именно - значение тока и напряжения насыщения, а также крутизна ВАХ уменьшаются. Данный факт объясняется тем, что данные сопротивления вносят вклад в общее сопротивление транзистора и распределение потенциала в структуре, вызывая падения потенциала на истоке и стоке.

16

ВЫВОД

Анализируя полученные зависимости ПТШ, делаем вывод, что основной принцип работы ПТШ основан на изменении глубины обедненного слоя. При этом, на глубину обедненного слоя, а значит и на значение тока на выходе транзистора, можно влиять, изменяя значение напряжения затвора,

напряжение стока, толщины активного слоя и концентрации донорной примеси.

Также, стоит отметить, что необходимо учитывать конструктивные особенности ПТШ, обращая внимание на контакты транзистора, которые могут вызывать дополнительное падение напряжение на себе, изменяя выходные характеристики.

17