Напряжение отсечки

Напряжение отсечки – напряжение в любой точке окисла затво-ра, при котором концентрация подвижных носителей заряда снижается до нуля. В зависимости от типа транзистора оно может быть положитель-ным, отрицательным или равным нулю.

Напряжение отсечки также является функцией длины канала и будет отрицательным для транзисторов с каналом n-типа с обеднением и положительным для транзисторов с каналом n-типа с обогащением.

Ширина канала полевого транзистора

Для определения ширины канала полевого транзистора с изолированным затвором воспользуемся уравнением Пуассона, которое устанавливает связь между распределением потенциала в области канала и объемным зарядом , концентрирующимся в канале:

. (8)

Располагая систему координат в соответствии с рис. 3 и ограничи-ваясь рассмотрением одномерного случая, уравнение Пуассона запи-шется:

. (9)

Выражая потенциал через напряженность электрического поля, по-лучим:

; . (10)

Подставляя эти выражения в уравнение Пуассона, получим:

. (11)

Интегрируя это выражение, получим:

, (12)

. (13)

При положительном значении потенциала на затворе вблизи затвора будет формироваться канал с электронной проводи-мостью. Поэтому для канала n-типа это выражение перепишется:

. (14)

При комнатной температуре в полупроводнике p-типа все атомы легирующей примеси ионизированы р₀≈N_a . Поэтому можно записать:

. (15)

Подставляя эти выражения, получим:

. (16)

Интегрируя это выражение, получим:

, (17)

. (18)

Вольтамперная характеристика полевого транзистора

Поверхностная проводимость бесконечно малого сечения канала шириной w и длиной будет определяться:

. (19)

Ток в бесконечно малом участке канала, на котором падает напря-жение , определится:

. (20)

Переходя к дифференциалам получим:

, . (21)

Интегрируя это выражение по длине какала l и напряжениям стока и истока, получим:

, (22)

. (23)

Это выражение определяет вольтамперную характеристику полевого транзистора с изолированным затвором.

Входная и выходная характеристики полевого транзистора

Входная характеристика полевого транзистора определяется зави-симостью тока стока от напряжения затвора при постоян-ном напряжении между истоком и стоком .

Выходная характеристика определяется зависимостью тока стока от напряжения между истоком и стоком при постоянном напряжении на затворе . Эту характеристику можно разделить на три участка.

Начальный участок характеристики при низком напряжении между истоком и стоком представляет область переменного сопротивления.

При дальнейшем увеличении напряжения между истоком и стоком ток стока становится постоянным и не зависит от напряжения между истоком и стоком. Этот участок получил название область насыщения.

При больших напряжениях между истоком и стоком ток стока резко возрастает. Этот участок получил название область лавинного пробоя.