Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
конкурирующих механизма полностью компенсируют друг друга, величина
стабилизированного тока практически не зависит от температуры,
368
Глава 6
Напряжение насыщения Vsat определяется соотношением
Vnt^&.L + ItRc, (69)
гдес^з - электрическое поле, соответствующее началу насыщения дрейфовой
скорости; Rc - последовательное паразитное сопротивление контактов. В
идеальном стабилизаторе тока l/sat = О, поэтому на практике стремятся по
возможности уменьшать l/sat.
Наклон вольт-амперной характеристики диода на участке стабилизации тока
gt обусловлен двумя эффектами. Во-первых, дрейфовая скорость носителей
тока на участке насыщения зависит (хотя и слабо) от величины
электрического поля. Второй причиной, обусловливающей положительное^,
является инжекция носителей из контакта в канал. Она приводит к появлению
тока, ограниченного пространственным зарядом в канале. Как показано в гл.
10, этот механизм характеризуется сопротивлением L2/2&s-vs'A.
Пробой диода обусловлен ударной ионизацией в канале. Напряжение пробоя
определяется выражением
VB ~ &тЦ2, (70)
поскольку напряженность электрического поля линейно увеличивается по
длине канала и достигает характерного поля ударной ионизации <8т на
положительном контакте. Для германия &>т "=*
1,5-105 В/см, поэтому для прибора с длиной канала 3 мкм VB ^ 20 В.
Экспериментальная вольт-амперная характеристика стабилизирующего диода с
насыщением скорости приведена на рис. 30, б. Следует отметить, что диоды
этого типа обладают большим быстродействием, чем аналогичные полевые
диоды. Дело в том, что при одинаковом токе стабилизации // ширина
обедненного слоя в диоде с насыщением скорости может быть существенно
больше, чем в соответствующем полевом диоде. При этом шунтирующая емкость
диода с насыщением скорости будет много меньше входной емкости
аналогичного полевого диода.
6.5.2. Полевые транзисторы с V-канавками
Полевой транзистор с V-канавками не является планарной структурой, причем
именно эта "непланарность" используется для оптимизации характеристик
приборов [40, 41]. При этом достигаются большие значения крутизны и
меньшие сопротивления в открытом состоянии, чем в аналогичных планарных
транзисторных структурах. Поперечное сечение одного из таких приборов
показано на рис. 33, а. Здесь использовано три типа V-канавок:
сравнительно мелкие (для стока и истока), средняя (для затвора) и
глубокие (для изоляции отдельных приборов друг от друга). Эта структура
сформирована на эпитаксиальном слое
Полевые транзисторы
369
/г-кремния с ориентацией (100), выращенном на р-подложке. V-канавки
создаются в процессе анизотропного травления. Стенка V-канавки составляет
с горизонталью 54,7° Другая модификация полевого транзистора с V-
канавками показана на рис. 33, б. Здесь V-канавка использована для
сужения канала. Затвором служит высоколегированная р+ -подложка, а
контакты стока и истока содержат промежуточный эпитаксиальный п+-слой.
При нулевом напряжении на стоке VD (рис. 34, а) проводимость канала равна
где - расстояние от острия затворной V-канавки до /7-подложки, Nd и Na -
концентрации легирующей примеси в п-канале и р-подложке, Lx -•
эффективная длина канала. Поскольку
" __ qNoiia^ gD__------------
(71)
р+ или ¦L-> Г Шоттки -карьер
а
Канальная г~ /канавка
S V
X
р*
у
о
б
5
Рис. 33. Полевой транзистор с V-канавкой в затворе (а) и полевой
транзистор с V-кацавкой в канале (б) [41].
370
Глава 6
а
Рис. 34. Работа полевого транзистора с V-канавкой [41], а - при Vq = 0; б
- в режиме насыщения [41 J.
Полевыё транзисторы
371
длина Ьг меньше ширины затворной V-канавки L,gD в такой структуре больше,
чем в обычном планарном полевом транзисторе с той же геометрией. Отметим,
что в приборах с V-канавками отсечка канала в режиме насыщения происходит
вблизи центра канала (рис. 34, б), а не у стока, как в обычном полевом
транзисторе. Эффективная длина канала в режиме насыщения Ь2 также меньше
ширины ^канавки \ L.^_3to_ обусловливает повышенную крутизну прибора
(~11Ь2).
6.5.3. Многоканальные полевые транзисторы
Для повышения уровня переключаемых мощностей предложены и изучены так
называемые многоканальные полевые транзисторы [42-44]. Эти приборы
фактически представляют собой несколько
Контакт к затвору
Контакт к истоку
О&щая шина эатдоров
п Ш, п п+-исток * % % mjb
Т п+ Сток Т
Отдельные
элементы
затвора
у.О, В 6
Рис. 35. Изометрическое изображение многоканального полевого транзистора
(а) и экспериментальные вольт-амперные характеристики (б) прибора с Nq -
= 101в см'3 [45].
ч
,§
Напряжение стока Ур, д а
Напряжение стока ?в, В
&
Рис. 36. Экспериментальные вольт-амперные характеристики многоканального
полевого транзистора с Nq~ Ю14 см-3 в линейном (а) и полулогарифмическом
масштабе (б). На вставке показано поперечное сечение отдельной ячейки
прибора [46].
Йолевые транзисторы
373
Рис. 37. Распределение потенциала между стоком и истоком вертикального
полевого транзистора. При Vg = 0 канал перекрыт встроенным потенциалом.
