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

гласно (4-14) токи затворов при малом сигнале выражаются как

dvgsi.fr dvgsi р dvgs2\ ,f> d (vgsi - Vds) .

p dvgsi Ip dvgsi dvgs2\ , p d(vgs2 - Vds) (л ]R\

Ha рис. 43, a изображена малосигнальная модель ПТУП в ненасыщенном режиме, построенная на основании (4-17) и (4-18). Cgsi,2 и Cgdi,2 представляют собой емкости затвор-1, 2 - исток и затвор-1, 2 - сток; элементы Cggi,2 определяют влияние изменения потенциала на одном из затворов на величину заряда, связанного с другим затвором. Разность Cggi{dvgsi/dt) - -Cgg2{dvgs2ldt) является током смещения, текущим между затворами при действии приложенных к ним сигналов Vgsi и Vgsz. Если один из затворов соединен по переменному току с истоком, генератор тока между затворами (рис. 43, а) заменяется конденсатором Cgg, емкость которого равна Cggi, если сигнал приложен к затвору-1 или Cggg, при подаче.сигнала на затвор-2 (рис. 43, б). Практика показывает, что Cggi Cgg2, поэтому даже при действии сигналов на обоих затворах можно ограничиться введением конденсатора Cgg. Дальнейшее упрощение схемы получается при замкнутых между собой затворах, когда Vgsi = Vgs2 (трехэлектродный ПТУП, рис. 43, в).

В режиме насыщения разность потенциалов между истоком и ЭТП не зависит от Vds и является функцией Wgsi и Wgs2, так что в полученных выше уравнениях Vds должно быть заменено соотношением, определяющим напряжение ЭТП-исток через Wgsi и Wcsz- "Так как при насыщении члены, содержащие частные производные по Vds, обращаются в нуль, величины Cgdi,2 и gds на-эквивалентных схемах рис. 43, б и е также должны быть равны нулю. На практике же они остаются конечными за счет эффекта укорочения канала.

Обобщение приведенных схем на случай реального прибора с паразитными элементами будет проведено в гл. 5.

4.3. Зарядовые и емкостные характеристики симметричного ПТУП с резкими переходами

Величины зарядов ОПЗ, определяемых уравнениями (4-9), можно вычислить с помощью соотношений между потенциалами и координатами границ ОПЗ (3-47), (3-48), положив константу легирования .Z)=l. Определяя g{W) по (4-6), вычисляя внутренний интеграл в (4-9) и подставляя выражения для Хщ и Хп2



из (3-48), получаем:

CDi CSl

w, («cs2-«csi) + «n"

Q,2 =

dlVi; . (4-19)

1 {O"-

При выводе (4-19) использовалось также соотношение между Wi и W2 (4-8).

Вычисление (4-19) дает для нормированного заряда, обусловленного затвором-1, в активной области капала [131]

о ) I 3 V Uo /

V Го j 2 V Го j

«cdi(1cs2-«csi)-«Idi

ГС51+ГС52

I j I 4Wo J

X In

(4-20)

где Qo - половина заряда канала при полном обеднении:

QoLZaNnq, (4-21)

а /о - ток насыщения стока при Wgsi = Wgs2=0:

(4-22)

" Аналогичное уравнение для Qi2 получается заменой Wgdi на WcDz и перестановкой в (4-20) Wgsi и Wgs2-

В трехэлектродном варианте (1gsi= Wgs2= "Igs) выражение (4-20) можно записать {135]:

.slwoj si Wo/ Woj [wJ.

(4-23)



Из (4-23) видно, что Q,= Qo, когда Wcs=0 и Wcd=Wo (насыщение). Таким образом, изменение заряда канала в режиме насыщения не может превысить величины Qq. Большее изменение Qi может быть достигнуто только при уменьшении напряжения сток - исток.

Применение (4-20) к режиму насыщения требует знания потенциалов затворы - исток, при которых выполняется условие Хп1=Хп2 на стоковом конце канала. Эти потенциалы были найдены в гл. 3:

(4-24)

М = ~ GSi

Для трехэлектродного ПТУП (М=0) формула (4-24) сводится к условию Wgd-Wo.

Поскольку вычисление различных емкостных компонентов требует больших алгебраических выкладок, мы ограничимся рассмотрением межэлектродных емкостей для режима насыщения. В этом случае ток стока определяется из (3-54):

+

(4-25)

Использование (4-20), (4-24), (4-25) и (4-13) дает для интегральной емкости, определяемой соотношением (4-15):

= А{1(1 м)(1+ж) 1

Wcsi + Wcs2

\Wcs2l

+ М\п

Wgsi+ Wcs2

2MHi + (WgsJWcs2)4

(WgsiWgs2)

7."

IWgs,Wgs2\

[ J

[ iGwl 1

2 [Wgsi WgsJwIYMWgsi + WgsWo

WGS2YI-

(4-26)

где Cg-входная емкость затвора при насыщении для Wgsi = = Wgs2=0; Се =-3Qo/2tto. Уравнение для Cgs2 может быть получено из (4-13) путем дифференцирования (4-20) по Wgs2 и вычитания полученной- выше величины Cgg2. Другой способ нахождения Cgsz заключается в дифференцировании выражения для QiiWcsi, ttGsa) с учетом того, что в области насыщения

Cgs2 =

dWGS2 ares2

dWGS2





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