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



О -1 -Z -J -4 -5 -6 -7 В

Vhc. 67. Теоретические стоковые характеристики кремниевых МОП-ПТ при

Г=300 К: а - п-канальный прибор; л:о=2000 А; Со=0,0169 икФ/см; Fx = =-4 В; Увя=0; Л?=5-10" см-; б -прибор с р-каналом при тех же значениях параметров



Заметим, что при подстановке Vgs= Ут в (7-8) и (7-9) оба выражения обращаются в нуль.

Соотношение (7-9) слишком громоздко для использования на практике. Можно показать, что в достаточно широком диапазоне изменения параметров (7-9) аппроксимируется (с точностью ~2%) квадратичной зависимостью:

D =-;-(ics- v т) ,

(7-10)

где kl - константа, зависящая от напряжения на подложке Vbs-Расчетные значения ki получаются нахождением наклона пря-


-8 Б

Рис. 68. Влияние потенциала подложки на ток стока транзистора 2N3608 (см. рис. С, б) при Уоя=~8В. Vss. В: 12-1; 3 - 2; 4 -А; 5 - 6;

5-8; 7-10

мой, наилучшим образом аппроксимирующей точную зависимость (7-9). Опыт показывает, что соотношение (7-10) удовлетворительно выполняется на практике как для р-, так и для п-канальных приборов.

Стоковые характеристики транзисторов различного типа, рассчитанные по (7-3) (рис. 67), находятся в хорошем качественном согласии с данными эксперимента, однако в области насыщения ток стока реального прибора заметно возрастает при увеличении Vds (см. рис. 6). Причины этого йОзрастания будут рассмотрены в разделе 7.3.

Из уравнений (7-3) и (7-9) видно, что величины Id и Id должны зависеть от потенциала подложки Vbs- На рис. 68 при-



ведены экспериментальные кривые, подтверждающие наличие такой зависимости. Физически это объясняется возрастанием заряда ОПЗ подложки при увеличении \Vbs\ и уменьшением за счет этого заряда инверсионного слоя и, соответственно, проводимости канала.

7.2. Крутизна управления по затвору и iio подложке

Крутизна передаточной характеристики- затвора, определяемая как gmdlDldVcs для Vds] VdsI , согласно (7-3),

ds>

(7-11)

а для режима насыщения

(7-12)

где Vbs дается соотношением (7-8).

Аналогично для крутизны управления по подложке gmb = =д1ю/дУБвЩ \Vds \Vds\ получаем

ётЬ-

\Vds + 2фк-TBs)"- {2<f-VBst] (7-13)

и для насыщения , •

g;. = 1 А/1 (к,, +2ф,-1/,,)---(2ф,-У,,)-/-] (7-14)

Из (7-11) - (7-14) следует, что для получения высокой крутизны по затвору необходимо уменьшать толщину окисла и расстояние исток-сток и увеличивать ширину прибора. Крутизна gmb не зависит от толщины окисла, а от степени легирования подложки зависит значительно сильнее, чем gm.

На рис. 69, 70 представлены зависимости gm, gmb от напряжений Vgs и Vds, рассчитанные по соотношениям (7-11) - (7-14) для Убя=0. в области до насыщения gm и gmb не зависят от Vgs, а при насыщении - от Vds. Если построить аналогичные зависимости при фиксированных значениях Vgs и Vds, то крутизна gmb оказывается зависящей от Vbs при любом режиме работы, в то время как зависит от Vbs только при насыщении. Как видно из рис-. 71, на котором приведены экспериментально полученные зависимости gm и gmb для типичного транзистора, имеется удовлетворительное качественное согласие между предсказаниями теории и данными опыта. Существенные расхождения, однако, заключаются в уменьшении gm после прохождения границы режима насыщения (рис. 71, а) и в пересечении кривых gm{VDs) на рис. 71,6. Одной из причин этих различий может быть неучтенная в теории зависимость эффектив-





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