|
| |
|
Главная Журналы зать [231], что за счет этого эффекта измеренные величины крутизны g*m и проводимости СТОК-ИСТОК g*4s связаны с «внутренними» значениями gm и gds соотношениями: а" = gn . • l+gmRs + gds(Rs+Rd) l-gmRs + gdsiRs+Rd) Соотношение (7-12) с большой степенью точности можно аппроксимировать линейной зависимостью: (7-15) где константа зависит от конструктивных параметров прибора и напряжения Vbs- Беря отношение (7-Ш) к (7-15) и обозначая /1 = 2/1, получим -Vr). (7-16)
Рис. 71. Экспериментальные зависимости крутизны управления по затвору и по подложке от режима работы по постоянному току для транзистора, стоковые характеристики которого были приведены на рис. 6, б: а - кривые Вш {Vos) (сплошные линии) и gmb (Ves) (штриховые линии) при Vbs=Q\ б - зависимости gn{VDs) при Vbs=0; е - зависимости g-m (1, 2) и gmb (3, 4) от потенциала подложки при Vgs=-S В. (-Fes), В: 3-10; 2, 4 - 0,5 Вычисление этого отношения на основании точных выражений для /в и gm показывает, что (7-16) справедливо в широком диапазоне концентраций примеси Л, причем величина п~2 и почти не зависит от Л. На практике (7-16) удовлетворительно выполняется для достаточно больших /д; значения п при этом лежат в пределах 1,8-2,2. Заметные отклонения имеют место при напряжениях на затворе, близких к потенциалу отсечки. 7.3. Проводимость сток - истой В области до насыщения выходную проводимость gds легко вычислить из (7-3): -Г- (V BS-VDS - 2(i>F) (7-17) При Fz)s = 0 с помощью (7-7) получается: gObiVcs-VrY. . (7.18) При насыщении, согласно (7-17), gds должна обращаться в нуль, однако, в действительности gdsф(i и является функцией напряжений на электродах транзистора. Это происходит за счет того, что при Vcs Vcs концентрация электронов на стоковом конце канала остается конечной и уравнение (7-2) оказывается неприменимым. Подробный анализ переноса зарядов с учетом диффузионной составляющей тока и влияния разогрева электронного газа проведен в работах [227, 232, 54, 233]. Существует, по-видимому два основных механизма, обусловливающих увеличение тока Id с ростом Vds в области насыщения: электростатическая обратная связь между стоком и каналом [7, 233] и изменение эффективного расстояния сток-исток [8, 233, 234]. 7.3.1. Электростатическая модель. Рассмотрим случай, когда подложка прибора легирована слабо, так что толщина обедненной области больше или сравнима с расстоянием сток-исток. При этих условиях силовые линии электрического поля стока подходят к каналу, как это изображено на рис. 72, и сток, кроме своей основной функции коллектора носителей, движущихся по каналу, начинает играть роль второго затвора. * Линейная зависимость от Vgs широко %спользуется на практике для реализации управляемого напряжением сопротийления (см. гл. 13). При расчетах мы будем пренебрегать эффектом укорочения канала и полагать, что электростатическую обратную связь можно учесть- введением сосредоточенной емкости Cds = = const ( Vds) Для I Vds\ > \ Vds\ выходная проводимость =-V ds, где Qc - полный заряд канала. С учетом(7-1) заряд канала Qc = Z\Qn {у) dy = Ql {у) dV {у). (7-19) о /do Рис. 72. Картина сило- ИстОК вых .линий электрического поля в подложке при низком уровне легирования [233] Канал Затвор  Для слабо легированной подложки, согласно (7-2) и (7-4), Qny)-Co[Vcs-V{y)-Vx], и интегрирование (7-19) дает С» Qc = iVcs-Vx) Vds + -Vls (Vcs-V) (7-20) При насыщении, используя (7-5) и (7-20) и полагая Vds=Vgs-~Vx=Vds, получаем: Qc = -2LZCoVds/3, dip dQc dip dVjjs И, наконец. lyDsCds SlC{Vcs-Vx]Cds 2l2 (7-21) Экспериментальные измерения [7, 233], выполненные на n-ка-нальных транзисторах со слаболегированной подложкой, подтверждают предсказанную теорией линейную зависимость (7-21) выходной проводимости от потенциала затвора. 7.3.2. Эффект укорочения канала. Когда напряжение Vds превышает напряжение перекрытия Vds, приповерхностную область полупроводника вблизи стокового контакта можно пред- 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 |