|
| |
|
Главная Журналы резкой ОПЗ дает удовлетворительные результаты даже при Xni-Xnz~Ax, поэтому (так как типичная толщина канала при Vgs=0 равна 2 мкм) оно справедливо в достаточно широком интервале изменения тока стока, за исключением режима насыщения, когда канал практически полностью обеднен основными носителями. Более детальное обсуждение границ применимости этого приближения можно найти в [94]. Затвор-1  Затвор -2 - заряд ионизованных акцепторов -)- эаряд ионизованных доноров Рис. 21. Схематическое изображение п-канального ПТУП й система координат, используемая при анализе; Хп, Хр-границы ОПЗ в п- и р-областях Поскольку при Уг18=0 разность потенциалов между затвором и каналом не зависит от г/ и равняется приложенному напряжению Vgs, то, согласно теореме моментов [95], W{y) = Was-JxN{x)dx, (3-1) где 9 -заряд электрона; 8s - диэлектрическая проницаемость полупроводника; Л(х) =Л/в - Л/а -концентрация некомпенсированных доноров, в общем случае зависящая от х; W{y) - полный потенциал * затвор - канал, совпадающий в рассматри- * Величины W для кратности называются потенциалами, хотя в действительности они представляют собой разности соответствующих потенциалов в сумме с барьерным потенциалом. {Прим. пер.) ваемом случае с полным потенциалом затвор - исток Wgs WGs = Vos + b (3-2) ij3 - контактная разность потенциалов на р - п-переходе (барьерный потенциал); в случае п-канала гз<0, для прибора с р-ка-налом гз>0. 0,6- Рис. 22. Нормированная 0,4 проводимость сток - исток при Vds=0 в функции нормированного потенциала затвора  0,2 0,4 0,6 Уравнение (3-1) совместно с условием электронейтральности lN{x)dx = Q (3-3) являются основными формулами теории р-п-перехода. Для перехода канал - затвор 1 из (3-1) получаем fxNdx+ ]xNpdx (3-4) Из (3-3) следует, что Xpi=XniNn/Np. Подставляя этот результат в (3-4) и обозначая через 15о= Vpo+ij) потенциал, при котором происходит смыкание ОПЗ двух затворов (потенциал перекрытия), получаем (3-5) (3-6) Проводимость канала для Vbs=0 равна проводимости параллелепипеда с размерами (L4-2j;rii) Х2(а - Xni)XZ, т .е. dVos 2oaZ 1 - Xni/a (3-7) где a - удельная проводимость необедненной части n-области. Подставляя (3-6) и (3-2) в (3-7), для L>Xni находим: Нормированная зависимость (3-8) построена на рис. 22. Необходимо обратить внимание на то, что проводимость, соответствующая металлургическим размерам канала, -практически не может быть достигнута, поскольку для этого требуется прямое смещение, равное al). Изменение проводимости канала в широких пределах в за-"висимости от напряжения на затворе позволяет использовать прибор в качестве резистора, управляемого напряжением, что имеет большое практическое значение (см. гл. 13). 3.1.2. Общий случай. При обычном режиме работы (УваФО) за счет падения напряжения вдоль канала его толщина не остается постоянной, вследствие чего, кроме составляющей электрического поля E,j, должна существовать составляющая Ех, перпендикулярная оси канала. Это приводит к тому, что эквипотенциальные поверхности изгибаются, а разность потенциалов затвор - канал является функцией как х, так и у (рис. 23). Поскольку величина dW{x, у)/ду в общем случае отлична от нуля, в области канала плотность объемного заряда должна быть конечной. Это противоречит сделанному ранее предположению о резкой границе ОПЗ. Если, однако, dW{x, y)/dy<qNn/ss, то задачу можно рассматривать как одномерную и связь между W и толщиной ОПЗ в канале будет выражаться тем же соотношением, что и для случая Vbs=0,t. е. Хп1 = а W (у) L Wo J (3-9) Другой критерий применимости (3-9) основан на том, что dxni/dy = -Ех/Еу. Эквипотенциальные поверхности могут быть представлены плоскостями, если Ех<Еу, т. е. если х-коорди- 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 |