3.4. Схемы включения мдп транзистора

Схемные обозначения:

п-канал р-канал п-канал р-канал

Встроенный канал Индуцированный канал

Общий затвор (оз)Общий исток(ои)Общий сток (ос)

Точкой обозначены малые переменные составляющие токов и напряжений.

Лучшие усилительные свойства — в схеме ОИ.

Лучший режим работы — пологая область ВАХ (крутизна максимальна).

3.5. Предельная частота идеального мдп транзистора

Цепь усилительных каскадов ОИ.

Транзисторы работают в пологой области ВАХ:,.

Нагрузка:

.

.

На предельной частоте : .

. (3.5.1) ;; .

. (3.5.2) Длину канала следует предельно уменьшать!

3.6. Пороговое напряжение

Положим: V_BS = V_DS = 0; V_GS = V_T0. При этом V(у) = V_S.

_S — поверхностный

потенциал

;

;

При , т.е.

(условно).

, т.к.

(нижний знак —

для р-канала).

,

где — удельная емкость диэлектрика.

Параметры, определяющие

1). . Отсюда:.

2). ;;.

3). ;—поверхностная плотность поверхностных состояний.

4). ;;

Для Si: эВ.

В качестве затвора часто используется вырожденный поликремний.

Затвор Si* Подложка р-Si

Способы регулировки порогового напряжения.

1). Затвор р⁺- Si* или п-Si*.

2). Мелкое подлегирование канала:

Введение тонкого (<< l_T0) слоя донорной () или акцепторной () примеси на поверхности полупроводника эквивалентно введению поверхностного заряда с поверхностной плотностью

, где —поверхностная доза примеси.

Основные результаты

1). В рамках идеализированной модели ток стока является функцией двух напряжений:

или

и не зависит от потенциала подложки(т.е. от напряжения).

2). ВАХ идеализированного МДП транзистора определяется двумя параметрами:

и.

3). В пологой области ВАХ ток стока и крутизна ВАХ зависят только от напряжения затвор-исток:

;.

Емкость , а емкость.

4). Предельная частота транзистора определяется соотношением

и составляет

.

5). Эффективными способами регулировки порогового напряжения являются:

а) применение поликремниевого затвора п⁺-илир⁺-типа;

б) подлегирование поверхности канала.

4. Вах реального мдп транзистора с длинным каналом

4.1. Влияние потенциала подложки на пороговое напряжение.

Пороговое напряжение зависит от . Расмотрим вначале энергетическую диаграмму для случая (весь канал эквипотенциален)

При V_BS < 0 система не является равновесной (р-п переходы подложка-исток, подложка-сток и подложка-канал закрыты; через них протекает обратный ток).

Поэтому в ОПЗ .

Поверхностный потенциал

.

В формуле для ширины ОПЗ следует заменить:

:

, или:

. При этом .

Эта поправка изменяет пороговое напряжение (по сравнению со случаем V_SB = 0): , (4.1.1)

где [B^1/2] — коэффициент подложки.

В п-канальных транзисторах при увеличении -V_SB V_T возрастает.

В р-канальных транзисторах при увеличении -V_SB V_T снижается.

Если , потенциал канала изменяется поу от до. В формулах для следует заменить::; (4.1.2)

. (4.1.3)

Пороговое напряжение оказывается зависящим от координаты у.