|
| |
|
Главная Журналы  при нул1"пТ1™°" характеристики кремниевых МОП-транзисторов ТоШнеТГТт-пТ ПОДЛОЖКОЙ и „стоком: а - „канально v. ииеднением (гшЬ61); б -/-канального с обогащением (2N3608) сителями (электронами) Типичные стоковые характеристики обоих типов МОП-транзисторов приведены на рис. 6. Выше предполагалось, что подложка легирована относительно слабо. О возрастанием степени .легирования для образования инверсионного слоя необходимо прикладывать большее напряжение к затвору. Увеличивая концентрацию легирующей примеси в приборах на, подложке р-типа, можно нейтрализовать действие положительного заряда в окисле и получить МОП-транзистор с индуцированным п-каналом. Напряжение на затворе, при котором ток стока уменьшается до нуля, называется пороговым напряжением Vt, причем Vt<0 для транзисторов как с р-, так и с п-каналом (см. рис. 6). Минимальное напряжение сток - исток, необходимое для достижения насыщения, как и в случае ПТУП, Приближенное выражение для тока стока в области до насыщения легко может быть получено при следующих упрощающих предположениях [9, 22]: а) влияние поверхностных ловушек и контактные разности потенциалов не учитываются; б) в диэлектрике присутствует фиксированный заряд с поверхностной плотностью Qss] в) данный заряд на затворе наводит равный по величине и противоположный по знаку подвижный заряд вблизи поверхности полупроводника; г) эффективная подвижность носителей в канале считается не зависящей от электрического поля в полупроводнике. Для прибора, изображенного на рис. 7, ток /д, протекающий по каналу, создает падение напряжения V{y) по отношению к истоку, так что на расстоянии у от истока напряжение междуЗатвором и каналом будет Vcs-V{y). Тогда заряд, наводимый в полупроводнике на элементе площади Zdy, будет dQc--Was-Viy)] C,Zdy-Q,dy= -Со [Уаз-Ут-УШ Zdy, (1-4) где Со = еож/л:о - удельная емкость диэлектрика; Хо - его толщина; Еоэс - диэлектрическая проницаемость окисла; Ут = =-Qss/Co - пороговое напряжение. Если весь наведенный заряд подвижен, то *dQcdV(y) dy dy где ixn* - эффективная подвижность электронов в инверсионном слое. * в отечественной литературе МОП-приборы с обогащением носят название транзисторов с индуцированным каналом, а приборы с обеднением - транзисторов со встроенным каналом. При этом следует иметь в виду, что встроенный канал может быть получен н другими методами - например, с помощью специального легирования поверхностного слоя полупроводника или выращивания эпитаксиальной пленки (см. гл. 2). {Прим. пер.) Подставляя (1-4) в (1-5), находим Id=-vICIVgs-Vt-V Ш dV(y) dy (1-6) Интегрируя (1-6) по и учитывая, что V(L) = Vr>s, У(0) = =0, получаем IJiy ]\inZCVGs-yT-VmdV{y). (1-7) Затвор Исток 
Рис. 7. Схематическое изображение п-канального МДП-транзистора Так как 1в не зависит от у, то из (1-7) следует: {Vgs-Vt)Vds- (1-8) Выражение (4-8) справедливо при условии 0<Vds<Vgs - Vt (п-канал); 0:Vds>Vos - Vt (р-канал). При Vds=Vgs-Vt происходит перекрытие канала, при этом ток стока согласно (1-8) достигает наибольшего значения /л. Будем считать, что ток стока в области насыщения остается постоянным и равным Id - Тогда из (1-8) следует, что передаточная характеристика в области насыщения имеет квадратичную форму: Id--{Vgs-Vt)\ " (1-9) 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 |
||||||||||||