Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

,gm{T) определяется величиной da/dT, которая отрицательна. Когда Wgs/Wo приближается к единице; основной вклад дает член diip/dT и величина dgm/dT становится положительной. Это обычно наблюдается при очень малых токах стока; соответствующие кривые на рис. 40, б не показаны.

0,6 -

0.5 D,U 0,3 0,2 0.

Vcs=0

-0,5

1,0 .1.5

J.O и

0,5 0,f 0,3 0,2 0,1

Vns= О

,0.5 -1,0 -1.5 -2,0

t.i5 Mds

МА 0,6 0.5 Oft 0.3 0,2 0,1

Vo.,-0

-10 J.5

0-5,0-10-15-20-25 В 0-5,0-10 45 -20-25 В 0 - 5,0-10-15-20 -25 В

Рис. 42. Стоковые характеристики того же транзистора-, что и на рис. 41, при различных температурах: а - при -55° С; б-при -}-25°С; в - при -}-100°С

Рисунки 41 и 42 иллюстрируют общую картину изменения параметров ПТУП при изменении температуры. Заметим, что с ростом Т напряжение отсечки увеличивается. Это следует из (3-16): поскольку \!o=const(r), dVpo/dT=-d\i>/dT.

Глава 4

АНАЛИЗ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

С УПРАВЛЯЮЩИМ р-и-ПЕРЕХОДОМ КАК

ПРИБОРА, УПРАВЛЯЕМОГО ЗАРЯДОМ

Основные характеристики многих вакуумных и полупроводниковых приборов могут быть выражены в более простой форме, если вместо обычных коэффициентов передачи напряжения или тока рассматривать зависимость переносимого заряда от управляющего потенциала. Такой подход вперые был успешно использован для биполярных транзисторов Бофуа и Спарксом [124], причем введенная ими система зарядовых уравнений как для малых, так и для больших сигналов наглядно отражала физические принципы действия прибора. Данный метод был развит и обобщен в работах [125, 126]; основы зарядового моделирования рассмотрены в [127, 128].

Несмотря на то, что в случае униполярных транзисторов имеются определенные трудности в построении линейной зарядовой модели для больших сигналов, применение этого метода представляет значительный интерес, поскольку полевой транзистор по своему принципу действия является прибором, управляемым зарядом.

4.1. Зарядовая модель полевого транзистора

Основным соотношением теории, с помощью которого могут быть рассчитаны характеристики ПТУП и МОП-ПТ [129], является выражение для выходного тока:

l = Qcl-tn (4-1)



где Qc - перенесенный заряд; Xtr - среднее время пролета носителей заряда *. Подвижный заряд в канале можно рассматривать как состоящий из двух частей: Qo, соответствующей нулевому напряжению на затворе, и Qcc, наводимой потенциалом затвора. Величина ttr вычисляется как

рЕО/)

где L - длина канала; р - подвижность носителей; Е - электрическое поле. Полагая в качестве первого приближения для ненасыщенного режима E=const(t/) = VDs/Z., из (4-1) получаем:

Vds,

(4-2)

где Go=-pQo/i -проводимость канала для Vgs=0; в соотношении (4-1) введен знак «мицус», чтобы для ПТ с п-каналом получить •положительный ток стока**. Величину Qcg можно считать пропорциональной среднему напряжению затвор - канал:

где Сс - емкость затвора. Подстановка в (4-2) дает

(Fds/2) - Vgs

Id = G(,

Qo/Cc

Vds.

(4-3)

При Vj)s=Vcs-(Qo/Cg)/d достигает своего наибольшего значения Id:

GoQo/, VgsCcY VpoGo[,

(4-4)

гдеVx>o=00/0 -напряжение отсечки.

Условие Vds = Vgs-Vpo определяет границу области нэсыщения. Урав-/ нение (4-4) может быть переписано в виде, уже встречавшемся в гл. 1:

Jd = Do

VcsV Vpo)

Таким образом, несмотря на довольно грубые допущения, сделанные при выводе (4-4), полученный результат является весьма хорошим приближением к реальным характеристикам ПТ.

* Для малого сигнала Xtr=dQc/dI. Эта величина для ПТУП и МОП-ПТ была вычислена в работе [130].

** В случае ПТУП с п-каналом Qo<0, а Qcg>0- (для обратно-смещен-ного затвора).



4.2. Обобщенные уравнения для заряда и емкости

4.2.1. Статический зарядовый анализ произвольно легированных структур [131, 132]. Для прибора с п-каналом, схематически изображенного на рис. 21, заряд Qi активной области канала определяется как

Qi = qZn fNix)dx+ j N{x)dx

0\ 0

dy, (4-5)

где Л(а;) -концентрация примеси; Xni, Хп2 - координаты границ ОПЗ. Уравнение (4-5) может быть записано в более удобной форме через компоненты, связанные с каждым затвором. Поскольку обратную величину электрического поля можно представить в виде

dy/dW--Lg{W)/lD, (4-6)

где • .

. • g{W)=YfqinNix)dx,

Q.= - f g{W) [N{x)dx- [N{x)dx dWi. (4-7)

Величины потенциалов затвор -канал tt, (г/) и Wiy) связаны с потенциалами затвор - исток Wqsu Wgse соотношением [см. (3-33)]:

Wcsi- «cs2- «1+ «2 = 0. (4-8)

Пусть Qi = Qii + Qi2, где Qh и Qa-заряды обедненных областей канала, связанные с каждым затвором. Тогда из (4-7) и (4-8) следует:

= f g{W) <N{x)dxdW.

Уравнения (4-9) получены для ненасыщенного режима, однако они будут справедливы и в области насыщения при замене Vds на разность потенциалов между ЭТП и истоком, причем в этом случае соответствующие заряды будут являться функциями толькопотенциалов затворов: Qt-l,2=Qil,2(lGSl, Wc-Si).





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99