Доклад на тему

1. Доклад на тему “Полевые транзисторы” Выполнил: студент 3-го курса ФТФ гр. 21305 Малахов Александр Владимирович

2. МДП-транзистор Физической основой работы МДП транзистора является эффект поля, который состоит в изменении концентрации свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под действием внешнего электрического поля. В структурах МДП внешнее поле обусловлено приложенным напряжением на металлический электрод (затвор) относительно полупроводниковой подложки. В зависимости от знака и величины приложенного напряжения различают три состояния приповерхностной области полупроводника:

3. Обогащение основными носителями. Этому состоянию соответствует знак напряжения на металлическом электроде (затворе), притягивающий основные носители (для n-типа, VG >0, ψs >0).

4. Обеднение основными носителями Этому состоянию соответствует небольшое по величине напряжение, отталкивающее основные носители (для n-типа, VG <0, ψs < 0).

5. Инверсия типа проводимости. Инверсия типа проводимости. Такому состоянию соответствует большое по величине напряжение на затворе, соответствующее значительным изгибам зон и вызывающее обогащение поверхности неосновными носителями заряда (для n-типа, VG <<0, ψs <0).

7. Характеристики МОП ПТ в области плавного канала Ток в канале МДП‑транзистора, изготовленного на подложке р‑типа, обусловлен свободными электронами, концентрация которых n(z). Электрическое поле Еу обусловлено напряжением между истоком и стоком VDS. Согласно закону Ома, плотность тока: где q– заряд электрона, μn – подвижность электронов в канале, V – падение напряжения от истока до точки канала с координатами (x,y,z).

8. Проинтегрируем по ширине (x) и глубине (z) канала. Тогда интеграл в левой части дает нам полный ток канала IDS, а для правой части получим: Величина под интегралом есть полный заряд электронов в канале на единицу площади Qn. Тогда: . .

9. Характеристики МОП ПТ в области отсечки По мере роста напряжения исток‑сток VDS в канале может наступить такой момент, когда произойдет смыкание канала, т.е. заряд электронов в канале в некоторой точке станет равным нулю. Это соответствует условию:

10. ВAX МДП‑транзистора с учетом модуляции длины канала примет следующий вид:

11. Эффект смещения подложки При приложении напряжения канал-подложка происходит расширение ОПЗ и увеличение заряда ионизованных акцепторов:

12. Поскольку напряжение на затворе VGS постоянно, то постоянен и заряд на затворе МДП-транзистора Qm. Следовательно, из уравнения электронейтральности вытекает, что если заряд акцепторов в слое обеднения QB вырос, заряд электронов в канале Qn должен уменьшиться. С этой точки зрения подложка выступает как второй затвор МДП-транзистора, поскольку регулирует также сопротивление инверсионного канала между истоком и стоком. При возрастании заряда акцепторов в слое обеднения возрастает и пороговое напряжение транзистора VT. Изменение порогового напряжения будет равно:

13. Поскольку смещение подложки приводит только к изменению порогового напряжения VТ, то переходные характеристики МДП‑транзистора при различных напряжениях подложки VSS смещаются параллельно друг другу.

14. Эквивалентная схема и быстродействие МДП‑транзистора МДП‑транзистор можно изобразить в виде эквивалентной схемы: Здесь R вх обусловлено сопротивлением подзатворного диэлектрика, входная емкость Свх– емкостью подзатворного диэлектрика и емкостью перекрытия затвор-исток. Паразитная емкость Спар обусловлена емкостью перекрытий затвор-сток. Выходное сопротивление Rвых равно сопротивлению канала транзистора и сопротивлению легированных областей истока и стока. Выходная емкость Свых определяется емкостью р‑n перехода стока. Генератор тока передает эффект усиления в МДП-транзисторе.