6. Идеальная вах

Допущения:

• подвижность носителей заряда в канале постоянна;

• канал легирован однородно;

• обратные токи утечки p-n переходов пренебрежимо малы;

• поперечное электрическое поле значительно превышает продольное;

• длина и ширина канала достаточно велики;

• поперечный диффузионный ток в канале отсутствует;

Вид ВАХ полностью определяется двумя параметрами: пороговым напряжением и параметром β, который находится из соотношения:

β = μ_n*Cs* = 1.411 млA/B²;

Vdss(Vgs) = Vgs –Vt, Id = Id(Vds,Vgs):

7. Реальная вах

При построении реального ВАХ необходимо учитывать влияние подложки. В идеальной модели не учитывалось изменение ширины ОПЗ вдоль канала, приводящее к уменьшению тока. ВАХ транзистора описывается соотношением:

Крутая область:

где:

– φ_ds – коэффициент подложки, зависящий от свойств подзатворного диэлектрика и подложки.

φ_ds = = 0.060 В.

ξ(Vbs) = 0.5+- поправочный коэффициент для реального Vdss,

ξ(0) = 3.579

Расчет проведем для В, В, V_DS = 4 В

Реальный ток стока:

Vdss(Vgs,Vbs) = Vgs-V_t-φ_ds*ξ(Vbs) ,

Максимальные точки крутой области реального ВАХ при Vbs = 0 соответственно:

Vdss(4,0) = 2.739 B, Id_кр(Vdss(4,0),4,0) = 5.725 млA

Пологая область:

При Vdss^*>Vdss дальнейшее увеличение напряжения Vds приводит к тому, что продольное электрическое поле в канале достигнет значения Es в точке L_eff <L.

Этот эффект называется эффектом модуляции длины канала напряжением Vds.

При этом ВАХ реального транзистора получаем с помощью замены:

L =>L_eff ;

φ_С =+φ_B = 0.846 B – контактная разность потенциалов сток-подложка

l_D(Vgs,Vbs) = - ширина ОПЗ под стоком на границе с пологой областью.

l_D(4,0) = 2.159 мкм

L_eff(Vds,Vgs,Vbs) = L-*arcsh- эффективная длина канала.

L_eff(4,4,0) = 1.3 мкм

Ток стока для пологой области:

I_dпол(Vds,Vgs)=Ids(Vgs)*.

В результате формула для реальной ВАХ имеет вид:

Id(Vds,Vgs,Vbs)= (15)

8. Малосигнальная схема

Рисунок 4 Малосигнальная схема.

C_KBD, C_KBS – барьерная емкость перехода канал-подложка С_КВ, которая считается распределенной между электродами стока и истока;

C_BD, C_BS – барерная емкость p-n переходов стока и истока;

C_GD, C_GS – емкости металлического электрода затвора относительно стока и истока.

3. Список литературы

1. Старосельский В.И. Физика МДП транзисторов. М.: МИЭТ, 1993.

2. Старосельский В.И. Физика p-n переходов и полупроводниковых диодов. М.: МИЭТ, 1993.

3. Старосельский В.И. Физика биполярных транзисторов. Бездрейфовые транзисторы. М.: МИЭТ, 1989.

4. Старосельский В.И., Сквира А.В. Физика биполярных транзисторов. Интегральные транзисторные структуры. М.: МИЭТ, 1991.

5. Баринов В.В., Онацко В., Шишина Л.Ю. Основы топологического проектирования ИМС. — под ред. В.Онацко. М.: МИЭТ, 1994.

2