Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

ВАХ МДП-транзистора со встроенным каналом

Раздел 1.2.1. Расчет ВАХ с учетом неоднородности ОПЗ

под затвором.. ……………………………………………………………… 14-17

Раздел 1.3. Факультативное задание: расчет и корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала……………... 18-19

Раздел 1.4. Факультативное задание: расчёт реальной ВАХ,

зависящей от ……………………………………………………………20-23

Раздел 1.5. Факультативное задание: расчёт параметров эквивалентной

схемы………………………………………………………………………... 24

Результаты…………………………………………………………………….

Введение

Транзистор - электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, имеющий три вывода, предназначенный для генерирования и преобразования электрических колебаний.

Рис.1 Топология и основные элементы МДП-транзистора.

Термин «МДП-транзистор» используется для обозначения полевых транзисторов, в которых управляющий электрод - затвор отделен от активной области полевого транзистора диэлектрической прослойкой – изолятором. Основным элементом для этих транзисторов является структура металл–диэлектрик–полупроводник. По этой причине в названии транзистора используется аббревиатура МДП. Монокристаллический полупроводник n- или p-типа, на котором изготавливается МДП-транзистор, получил название подложки. Две сильнолегированные области противоположного с подложкой типа проводимости получили названия исток и сток. Область полупроводниковой подложки, находящаяся под затвором между истоком и стоком, называется каналом.

Диэлектрический слой, расположенный между затвором и каналом, получил название подзатворного диэлектрика. В качестве полупроводниковой подложки в большинстве МДП-транзисторов используется GaAs и подзатворный диэлектрик. По этой причине как синоним для МДП-транзисторов применяется термин «МОП-транзистор». Канал в МДП-транзисторах может быть как индуцированным, так и встроенным.

ВАХ МДП-транзистора с индуцированным каналом

Рис.2 ВАХ МДП транзистора с индуцированным каналом:

а) выходные характеристики;

б) входная характеристика

ВАХ МДП-транзистора со встроенным каналом

Рис.3 ВАХ n-канального МДП транзистора со встроенным каналом:

а) выходные характеристики;

б) входная характеристика

Достоинства МДП транзисторов:

– высокое входное сопротивление;

– малые размеры и высокая технологичность;

– возможность использования МДП – транзисторов в качестве нагрузки, что обеспечивает однофазность ИС.

– высокая помехоустойчивость (2÷6 В, по сравнению с 0,6 В для биполярных);

– малая мощность рассеяния;

– один источник питания, обеспечивающий простоту схемы;

– способность пропускать ток в обоих направлениях;

– устойчивость к нейтронному радиационному воздействию.

Недостатки:

– большое пороговое напряжение и высокое напряжение питания;

– невысокое быстродействие.

Схемы транзисторов p-типа дешевые и технологичнее, а схемы n-типа – более быстродействующие (в 8-10 раз) и не уступают ТТЛ (они обеспечивают меньшую мощность рассеяния и более высокую плотность компоновки по сравнению с ТТЛ).

Технологичность и невысокая стоимость схем на МДП – транзисторах делают их особенно перспективными в случае изготовления устройств в виде БИС.

Использование взаимодополняющих (комплементарных) МДП – транзисторов в схемотехнике ИС открывает новые возможности повышения их эффективности.

Если объединить затворы и стоки двух транзисторов p- и n-типа, то получится инверторный каскад, рассеивающий в любом статическом состоянии нулевую мощность.

Это объясняется тем, что постоянный ток через него проходить не может (исключение токи утечки через закрытый транзистор).

Основными параметрами МДП-транзистора являются:

1) длина канала L - расстояние по поверхности полупроводника между металлургическими p - n -переходами исток-подложка и сток-подложка. Минимально возможная величина L определяется уровнем технологии изготовления и влияет на быстродействие и усилительные свойства транзистора;

2) ширина канала W вдоль поверхности полупроводника в направлении, перпендикулярном потоку носителей заряда от истока к стоку. Величина W определяет максимальный ток транзистора;

3) толщина подзатворного диэлектрика d. Эта величина влияет на пороговое и пробивное напряжения транзистора;

4) глубина залегания p-n-переходов x_j сток-подложка и исток-подложка;

5) материал затвора (металл, поликремний или силицид).

В ходе выполнения работы необходимо:

1) рассчитать и скорректировать пороговое напряжение,

2) рассчитать вольт-амперные характеристики МДП-транзистора сначала в рамках идеализированной модели, затем с учетом неоднородности ОПЗ под затвором.

Факультативно:

3) Расчет и корректировку проводить с учетом эффектов короткого и узкого канала.