Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
МА = 1015 смг3.
Случай Б представляет собой результат расчета для однородного
распределения примеси, рассмотренный выше. Случаи А и В представляют
собой результаты расчета для двух крайних случаев, при которых весь заряд
сосредоточен в виде 6 при у=2а и у=0 соответственно.
QmbxJJ р
Безразмерный коэффициент -j зависит только от закона
' Р
распределения заряда. Однако его вариации ограничены и лежат в интервале
от 2 до 4. Можно показать также, что для случая А
Таблица 7-1
Соотношения для некоторых специальных случаев распределения заряда в
канальном полевом транзисторе (IFET), имеющем
Параметр Общий множитель Коэффициент для специальных случаев
А. Весь заряд прн у~2 а Б. Однородное В. Весь заряд при
у=0
ёмакс 2Z^pa L 1 1 1
ир 4р а2 е 1 т 1 8 0
1Р 8Z^p2^3 es^ 1 8 1 Ж 0
ёмакс U р IР 1 2 3 4
соотношение между током и напряжениями определяется нижеприведенным
уравнением
lD sat - lP ?
U Q + Ub
Uc
(55)
Сравнение уравнений (51) и '(55) отражено на рис. 20. Можно отметить, что
область, в которой могут располагаться передаточные характеристики
канального транзистора с различным распределением заряда в канале, весьма
узка (на рисунке отмечена штриховкой). Можно показать, что ширина
заштрихованной области определяется вариациями показателя п от 2 до 2,25
в приведенном ниже выражении [Л. 19]
1 -
Va + U:
ы
U,
1,0
0,8
0,6
0/1
Поскольку вариации п малы (п"2), для описания характеристики передачи при
практических расчетах Канальных транзисторов можно использовать
квадратичное приближение.
Интересно также отметить, что знание вольт-амперной харакге-
02
0
У Р-Л sat \ ГР
¦Распределение В Виде 8 функции
Однор ойное
риспреоеление VG+Uii
0,8 0,0 0,6 0,8 1,0
Рис. 20. Передаточная характеристика для двух специальных случаев
распределения заряда |Л. 19].
ристики при каком-либо одном напряжении на затворе достаточно для
определения всего семейства характеристик при любых напряжениях на
затворе. Это легко может быть показано с помощью уравнения (42), которое
можно переписать следующим образом:
у, у Ivd+vg)
Id Vq. ijd)=\f (A) dh= f F (A) dh. (56)
Ih У Фв)
Интеграл может быть представлен в виде суммы двух членов: у <Vd+vg) у (0)
ID(UG. Ud)= j F(h)dh+ j F (h) dh (57)
У (0) v\Vg)
или
Id OVII d) = Id(O.Ud + Ua) - ID (O, UG). (57a)
Уравнение (57a) показывает, что если связь между Id и Ud известна для
случая, когда UG=0, то правая часть уравнения (57а) дает возможность
рассчитать Id и для Других комбинаций Ud и Ug.
Рис. 21. Вольт-амперные характеристики канального транзистора. а -
графический расчет вольт-амперных характеристик канального транзистора; б
- сравнение экспериментальных и расчетных данных (Л. 20].
Для построения полного семейства вольт-амперных характеристик можно
использовать графический расчет. На рис. 21 приведен пример такого
построения. Если задана функция /в (0, Ud) (кривая 1 на рис. 21,а), то
первый член в правой части уравнения (57) может быть получен путем
смещения функции /о'(0, Ud) вдоль оси Ud на величину напряжения на
затворе UG. Рисунок 21,а соответствует /г-канальному транзистору, и
поэтому \UG отрицательно, a UD положительно. Второй член - константа для
зависимости Id-F(Ud), и его наличие приводит к тому, что кривая 2
смещается вдоль оси Id таким образом, чтобы результирующая кривая 3
исходила из начала координат. Последовательность описанного выше графине-
окого расчета дана для я-канального транзистора. На рис. 21,6 приведено
сравнение расчетных и экспериментальных результатов. Для всех точек
расхождение не превышает 5%.
Приведенный анализ позволяет заключить, что основные характеристики
канального прибора по существу не зависят от закона распределения заряда
в канале транзистора.
Канальный транзистор имеет характеристику передачи, хорошо
аппроксимируемую квадратичной функцией. Кроме того, полное семейство
вольт-амперных характеристик канального транзистора может быть получено
даже в том случае, если известна только одна ветвь при каком-либо
значении Uс- Рассмотрим теперь некоторые модификации статических
характеристик и поведение транзистора на высоких частотах.
4. Статические характеристики.
А. Проводимость канала. .Планарный полевой транзистор с затвором в
виде р-п перехода (канальный транзистор), структура.которого показана на
рис. 22, обычно создается с помощью двух процессов диффузии. На рис. 23
приведены его типичные выходные характеристики ID=F(UD). Предположение о
постоянстве тока в режиме насыщения (канал в перекрытом состоянии)
выполняется до-
Рис. 22. Разрез структуры типичного канального транзистора, полученного с
помощью двух диффузий. Примесь p-типа вводится в подложку я-типа. Затем в
созданный слой p-типа вводится примесь я-типа (т. е. фосфор). Длина
канала и его толщина обозначены через L и 2а соответственно.
статочно хорошо. Незначительное изменение тока при увеличении напряжения
объясняется тем, что при увеличении напряжения уменьшается эффективная
