Задание

1. Нарисовать масштабный эскиз и топологию МДП-транзистора в соответствии с заданием

2. Рассчитать пороговое напряжение МДП-транзистора при заданных исходных данных и = 0.

3. Внести изменения в конструкцию транзистора, чтобы обеспечить пороговое напряжение +1 В.

4. Рассчитать и построить выходные характеристики в приближении идеализированной модели при = 0 в диапазоне напряжений:

0-5 В; = 0 - 5 В (шаг 1 В)

5. Рассчитать выходную характеристику с учётом неоднородности ОПЗ под затвором (реальная ВАХ) при 0-5 В, = 4 В, = 0.

6. Построить выходные ВАХ транзистора в рамках идеальной и реальной моделей при 0-5 В, = 4 В, = 0.

7. Привести малосигнальную эквивалентную схему, объяснить смысл элементов.

Факультативно

8. Провести расчет и корректировку с учетом эффектов короткого и узкого канала.

9. В дополнение к п.6 построить реальную выходную ВАХ для = 4 В, = -2 В. На одном графике совместить следующие ВАХ:

- Идеальная ВАХ при 0-5 В, = 4 В, = 0

- Реальная ВАХ при 0-5 В, = 4 В, = 0

- Реальная ВАХ при 0-5 В, = 4 В, = -2В

10. Рассчитать параметры эквивалентной схемы.

1.2 Структура и топология мдп-транзистора

В соответствии с заданием, транзистор имеет следующие характерные размеры: L=2 мкм, W=30 мкм, d=0.04 мкм, =0.5 мкм.

Масштабный эскиз структуры показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структура исследуемого МДП-транзистора

Масштабная топология прибора показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Топология исследуемого МДП-транзистора

1.3 Расчет и корректировка порогового напряжения транзистора

При пороговое напряжение n-МДП-транзистора рассчитывается по формуле:

(1.1)

На основе исходных данных рассчитываем компоненты для данной формулы:

На основании полученных данных, рассчитываем величину порогового напряжения:

Для обеспечения заданной величины порогового напряжения

+1 В необходимо увеличить его на:

+1 - 0,381 = +0,619 В.

Если затвор сделать из р⁺-Si, то получим

0,381+1,12=1,501В.

Остается добавить +1-1,501=-0,501В.

Так как эта величина отрицательная, то под затвором необходимо выполнить подлегирование поверхности примесью n-типа (мелкими донорами) на глубину

Необходимая доза подлегирования составляет:

Cредняя концентрация доноров в подзатворном слое:

1.4 Расчёт вах в рамках идеализированной модели

В этом приближении действие подложки не учитывается, а толщина ОПЗ под затвором считается постоянной и равной .

(1.2)

где ;

(1.3)

Таблица точек построения графика идеальных ВАХ МДП-транзистора:

,В ,В	2	3	4	5
0	0	0	0	0
1	0,225	0,675	1,125	1,575
2	0.225	0,9	1,8	2,7
3	0.225	0,9	2	3,375
4	0.225	0,9	2	3,6
5	0.225	0,9	2	3,6

Ток выражен в мА.

Семейство идеальных ВАХ МДП-транзистора показано на рисунке 1.3:

Рисунок 1.3 – Семейство ВАХ МДП-транзистора в рамках идеальной модели

- ток стока;

- напряжение сток-исток;

1 - ВАХ МДП-транзистора для ;

2 - ВАХ МДП-транзистора для ;

3 - ВАХ МДП-транзистора для ;

4 - ВАХ МДП-транзистора для ;