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 емкостные компоненты определяются соотношениями:

dWas

dWos

BS-DS

dWBs

(8-9)

Cbd =

OVds

(8-10)

Cgb =

dWas

dWBs

(8-1,1)

В этих определениях знаки выбраны таким образом, чтобы получить положительные емкости для п-канального прибора.

Для завершения математической модели необходимо еще одно уравнение, которое получается из того условия, что переменный ток стока равен сумме тока проводимости и тока смещения:

ia = ёr,гVgs+gшbVbs+edsVds-Cgd с.

d (vbs - Vds)

(8-12)

где gm и gmb - крутизна управления по затвору и подложке;

gds-проводимость сток-исток.

Как следует из полученных результатов, (8-8) и (8-12) идентичны по форме соотношениям (4-17) и (4-18) для транзистора с управляющим р-п-переходом, т. е. эквивалентная схема МОП-транзистора, варианты которой для различных режимов работы представлены на рис. 79, имеет тот же вид, что и для ПТУП (см. рис. 43).

В трехэлектродной режиме работы (рис. 79, в) элементы Cgt, Cdt и. gmt имеют различные величины в зависимости от того, с каким электродом соединена подложка. Для наиболее часто встречающегося случая соединения подложки с истоком

Cg; = Cgs + Cgj,; Cdi = Cgd> gmt~gm-

Значительное упрощение системы емкостных компонент достигается в режиме насыщения, поскольку в этом случае напряжение сток-исток не является независимой переменной. Как было показано в гл. 7, напряжение на стоковом конце инверсионного слоя может быть выражено через Vgs и Vbs- Отсюда следует, что в пренебрежении эффектом укорочения канала емкости затвор-сток и подложка - сток обращаются в нуль. . "



Vgrg < Затвор


vtsb ПоВложт


Рис. 79. Малосигнальные эквивалентные схемы активной области МОП-ПТ: а - схема подачи сигналов на все электроды; б - Dbs=0 (Cgg=Cgb) или Vg!=0 (Cgg=Cbg); в - трехэлектродный режим работы (подложка соединена по переменному току с истоком, затвором или стоком)



8.3. Емкостные характеристики

8.3.1. Вывод уравнений для емкостных компонент. Явные выражения для различных емкостных компонент в принципе получаются дифференцированием уравнений для зарядов; однако некоторого упрощения можно достичь, если заметить, что полные емкости затвора и подложки равны

а определения Сь и Cbg, даваемые соотношениями (8-11) и (8-13), с помощью уравнения нейтральности Qg + Qn + Qb+ + Qss- сводятся к выражениям:

. . (8-14)

, dQN

кроме того, из (8-10) и уравнения нейтральности следует, что Q = Cg, + C,,=-. (8-15)

При насыщении полная емкость стока в активной области равна нулю и (8-14) переходит в уравнения:

C6s =

dWas dQN

(8-16)

dWBs

Получение явных выражений для различных емкостей все же остается весьма утомительным занятием, поэтому ниже мы лишь наметим путь решения задачи для частного случая - режима насыщения.

Емкости затвор-исток и подложкаисток, как следует из (8-16), находятся дифференцированием (8-3):

Со LC,l

I dA A , \

Cbs / dA A .

(8-17)

где A совпадает с величиной A в (8-3), в котором „Удя заменено на Vds, уравнения для gm и gmb были даны в гл. 7.





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