ТТЭл ЭПУ / Labs / ТТЭ_3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МВЭ

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Твердотельная электроника»

Тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

С УПРАВЛЯЮЩИМ p–n-ПЕРЕХОДОМ»

Студент гр. 300		Darkholm Van
Преподаватель		Тупицын А.Д.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы: исследование характеристик кремниевого полевого транзистора с p–n-переходом и определение его физико-топологических параметров.

Объекты исследования:

Таблица 1 – Параметры транзистора КП103

Pmax, Вт	7
UСИ max, В	10
UЗС max, В	15
UЗС отс, В	0,4…1,5
IЗ отс,	20
S, мА/В	0,4…2,4
IC нач, мА	0,3…2,5
Tокр, С°	-55…+85

Рисунок 1 – Полевой транзистор с управляющим p-n переходом

Схема измерений:

Рисунок 2 ­­­­­­­– Схема измерения

Результаты измерений

В данном разделе будут представлены стоковая и передаточная характеристика транзистора с управляющим p-n переходом КП103

1. Стоковая характеристика

Таблица 2 – Стоковые характеристики транзистора при Uзи = 0 В на затворе

Ucu, В	0	-0,2	-0,6	-1	-1,6	-2	-2,5	-3	-4	-5
Ic, мА	0	-1	-2	-3	-4	-4,5	-5	-5,4	-5,8	-6

Таблица 3 – Стоковые характеристики транзистора при Uзи = 1 В на затворе

Ucu, В	0	-0,5	-1	-1,3	-2	-2,5	-4	-5,1	-6,8
Ic, мА	0	-1	-1,7	-2	-2,5	-2,8	-3	-3,1	-3,2

Таблица 4 – Стоковые характеристики транзистора при Uзи = 2 В на затворе

Ucu, В	0	-0,3	-0,6	-0,8	-1	-1,5	-2	-4	-8
Ic, мА	0	-0,2	-0,4	-0,6	-0,8	-0,9	-1	-1	-1,1

Рисунок 3 – График стоковых характеристик транзистора КП103

Таблица 5 – Передаточные характеристики транзистора (U_СИ = -5 В)

UЗИ, мВ	0	0,5	1	1,5	2
IС , мА	-6	-4,4	-3	-2,5	-1

Таблица 6 – Передаточные характеристики транзистора (U_СИ = -1,3 В)

UЗИ, мВ	0	0,5	1	1,5	2
IС , мА	-3,6	-2,8	-2,1	-1,5	-0,8

Рисунок 4 – График передаточной характеристики транзистора

Обработка результатов эксперимента

Данные для дальнейшего расчёта:

собственная концентрация полупроводника;

абсолютная температура;

частота отсечки;

относительная диэлектрическая проницаемость среды;

электрическая постоянная;

подвижность дырок;

концентрация донорной примеси.

Расчёт физико-топологических параметров транзистора:

Для начала определим проводимость ). Для этого возьмем значения линейного участка характеристики из Таблицы 2-4.

Проводимость канала в линейной области выходных характеристик:

При U_ЗИ=0 В:

При U_ЗИ= 1 В:

При U_ЗИ= 2 В:

Используя измерения при двух значениях , определим диффузионный потенциал φ_k и напряжение отсечки канала U₀, считая, что при и используя формулу:

Тогда:

Напряжение стока, соответствующее началу насыщения связано с напряжением отсечки канала U₀ соотношением:

При получаем:

Определим уровень легирования .

Определим толщину эпитаксиальной пленки

Далее найдём длину затвора L. Воспользуемся формулой частоты отсечки.

Определим ширину эпитаксиальной пленки .

Вывод:

В лабораторной работе по исследованию полевого транзистора с управляющим p-n-переходом были построены графики выходных характеристик при разных значениях напряжения затвор-исток (0 В; 1 В; 2 В) и графики передаточных характеристик при значении напряжения сток-исток -5 В и напряжении -1,3 В.

Была вычислена проводимость канала на линейном участке при разных значения напряжения затвор-исток.

Были рассчитаны напряжение отсечки канала и контактная разность потенциалов, а также топологические параметры транзистора: толщина и ширина плёнки, длина затвора.