3.2. Результаты моделирования
Построим выходные ВАХ ПТШ в программе SVisual из файлов VgX_Vd_current.plt, где параметр X соответствует напряжению на затворе (рис. 1).
Рис. 1. Семейство расчетных ВАХ полевого транзистора с затвором Шоттки
Из графика видно, что ток стока модулируется напряжением на затворе, т. е. модель транзистора адекватна. Единственным исключением является ветвь ВАХ при напряжении на затворе, равном 1 В. Вид этой ветви объясняется тем, что при нулевом напряжении на стоке и достаточно большом смещении на затворе относительно стока через контакт Шоттки начинает течь большой прямой ток (соответственно такой же ток начинает течь через сток, только в обратном направлении, что и обусловливает его отрицательный знак).
По мере того как напряжение на стоке транзистора возрастает, разность напряжений между затвором и стоком начинает уменьшаться и при определенном значении этой разности ток стока становится положительным. Данный режим работы транзистора (когда через затвор протекает большой ток) является нежелательным, поскольку приводит к быстрой деградации параметров транзистора и даже его физическому повреждению. Таким образом, из результатов расчетов можно сделать вывод, что рассматриваемый транзистор может работать при напряжениях на затворе от 0 до –3 В.
Чтобы визуализировать некоторые физические параметры структуры и рассмотреть ряд физических процессов, откроем в программном модуле SVisual файлы результатов расчета plot1_0000_des.tdr – plot5_0000_des.tdr. В открытых файлах содержатся «состояния» структуры при различных напряжениях на затворе в точке VDRAIN = 5 В.
Выберем для отображения переменную ElectricField (рис. 2).
Рис. 2. Расчетные распределения напряженности электрического поля
Как видно по рисунку, наибольшее значение напряженности электрического поля получается при максимальном отрицательном смещении на затворе (VGATE = –3 В), так как разность напряжений между затвором и стоком в этом случае будет максимальной (8 В).
В отличие от полупроводникового резистора, максимальная напряженность электрического поля расположена не возле стока, а возле стокового края затвора, т. е. в случае слишком высоких стоковых напряжений пробой транзистора будет происходить именно в этом месте.
Далее рассмотрим переменную eCurrentDensity, которая хранит значения плотности тока электронов в каждой точке структуры (рис. 3).
Рис. 3. Расчетные распределения плотности тока электронов
Из рисунка видно, как происходит закрытие транзистора при увеличении отрицательного потенциала на затворе.
При небольших отрицательных смещениях на затворе обедненная область имеет утолщение на стоковом крае затвора.
При увеличении отрицательного смещения на затворе форма обедненной области изменяется и при закрытии транзистора ООЗ становится практически симметричной. При этом ток основных носителей (электронов) перестает быть локализован только в канале транзистора, но начинает протекать и в слаболегированной подложке.