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

где Z - ширина прибора (см. рис. 7); L - расстояние сток-исток, Qg{y) -заряд затвора в расчете на единицу площади. Величины Qiv и Qb определяются аналогичными соотношениями; полный поверхностный заряд в предположении, что Qss= =const (V) равен Qss=ZLQss- Используя выражение для плотностей соответствующих зарядов Qg, Qn и Qd [см. (7-2)] и заменяя" с помощью (7-1) dy на dV, получим:

J Qn[WGs-Vss-Viy)]dV;

Qn = :

CtndV;

(8-1)

J"q„ Y-js[V{y)-WBs\dV,

где для сокращения записи введены обозначения:

WBs = yBs-2ifp.

Подставляя в (8-1) выр-ажение для Qn (7-2) и выполняя интегрирование, находим:

vnu [ Was V

LId \ 2 2 г:2(2W<7e)/

)vls-\-

(8-2)

{WGs-VDsf-Wls] +

(21NI qs,f[{bWas~2Ws-Vos) (Vos-Bsf -

Qo + Qn + Qs

гдеС*о-=СоЬ2

CoLZ

полная емкость окисла.

(8-3) (8-4)

Заглавные индексы означают полный заряд, строчные - заряд на единицу поверхности.



при Vg8=Vt 1d=0 и выражения для зарядов принимают вид:

= 0;

Qb •

/ 2NqesWBs У.

(8-5)

Заметим, что последнее равенство связывает заряд Qb с «вкладом» подложки в пороговое напряжение [см. (7-7)].


Аккумуляцш

6 в

Риа 78. Расчетные зависимости величии зарядов от потенциала затвора для прибора с Ла = 10" см-, Xo = 0,2 мкм при Vus = 2B и Vbs = 0

-(«С

Изменение зарядов с напряжением на электродах прибора могут быть вычислены через зависимость Id от этих напряжений (7-3). В случае режима насыщения в (8-2) - (8-4) необходимо подставить Id и Vds, определяемые соотношениями (7-9) и (7-8). Если транзистор заперт по затвору {Vgs<Vt), Qn~0 и компоненты Qg и Qb рассчитываются с помощью теории МОП-структур, рассмотренной в гл. 6. В случае плоских зон



Qb=0; при дальнейшем уменьшении потенциала, Vgs происходит аккумуляция основных носителей, и заряд затвора равен Qg=-(Qss+Qa), где Qa - полный заряд избыточных дырок в приповерхностном слое полупроводника. Рассчитанные с помощью соотношений (8-2) - (8-4) зависимости величин зарядов в п-канальном приборе от потенциала затвора при Vds= =const показаны на рис. 78.

8.2. Эквивалентная схема активной области при малом сигнале

Используемый ниже метод построения эквивалентных схем МОП-транзистора [247, 248] полностью аналогичен методу [132], примененном при анализе прибора с управляющим р-п-переходом (см. гл. 4).

Обозначая через is, id, ig, ib малые токи сигналов, действующих соответственно на истоке, стоке, затворе и подложке, в рамках квазистационарного приближения можно записать:

is-h-iQE + Qa): (8-6)

dQg . UQb - /отч

dt dt • -

Поскольку ток Iv в (8-2) и (8-4) выражается через напряжения на электродах, заряды Qb и Qg являются функциями только этих напряжений:

Qa = QG(Was, Vbs, Wgs-VdsY,

Qb = QbCgs, Ws, Wgs-Vos)-

В режиме насыщения, так как Vds=VDsiWGs, Wbs),

Qg = Qg(1gs. Wjs);

Qb = Qb{Wos, Wss)- . .

Тогда, обозначая через Vgs, Vbs и Vds малые напряжения сигналов на соответствующих электродах, (8-6) и (8-7) переписываются в виде:

;-,--Г "fe .1 г d(Vgs -Vds) ; г d(vbs - vds) .

V-C.s- + (c,,-Q,-) + C,, ; (8-8)

dvgs

Г. -

dvbs\

dt I

dvgs

dvbs]

<-6g

dt j

I dvbs [p dvgs dvbs \ 1 г d (vbs - Vjs)





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