|
| |
|
Главная Журналы ставить в виде обратносмещенного п+-р-перехода, к которому приложено напряжение Vs-Vds (рис. 73). В этом случае носители, эмиттируемые в область перекрытия из канала, под действием электрического поля быстро переносятся к стоку и эта область в некотором смысле эквивалентна коллектору биполярного транзистора [233]. Длина области перекрытия Ls в первом приближении может быть выражена с помощью известного соотношения для толщины ОПЗ резкого п+-р-пере-хода: (7-22) Таким образом, с ростом Vr>s эффективная длина канала Le уменьшается ,JN<0) и, так как Ir>~L-e, ток стока увеличива- Диэлектрик Vbs>Vs Канал - ее ее е е е е е е е е е е[ в е е е е е е еееееееее е G е е е е е р е G G е е ef  Сток Рис. 73. Иллюстрация эффекта укорочения канала за счет образования обедненной области вблизи стока ется. Этот механизм, аналогичный эффекту Эрли для биполярного транзистора, преобладает над влиянием электростатической обратной связи в случае достаточно высокой степени легирования подложки. Поскольку ток стока /в при VdsVds связан с током 1в, соответствующим напряжению Vds, соотношением ТО, принимая во внимание (7-22), Id - L-Vl4iQm{VDS-VDs) [s/(QN){V-s-VDs)y" ----- , . (7-23) Если разность Vds-Vds поддерживается постоянной, то, как следует из (7-23), gds/c; если же "постоянным поддержива- ется Vbs, числитель и знаменатель (7-23) начинают зависеть от Vgs через Vbs, однако эта зависимость будет не очень сильной. В работе [234] показано, что при концентрации примеси в подложке ?«10 см-з (7-23) хорошо выполняется на практике. На рис. 74 приведены экспериментально полученные для нескольких промышленных приборов зависимости gdsifn), иллюстрирующие приблизительно линейную связь между выходной проводимостью и током стока. При выводе (7-23) полагалось, что поле затвора в области Ls не оказывает существенного влияния. Более точная теория, тел/ д- wo- .  Рис. 74. Зависимость выходной проводимости в режиме насыщения от тока стока для серийных МОП-ПТ при Vcs = 10 В и Vbs=0 2 - 2N3608; 3 - 2NS63I учитывающая этот эффект и хорошо согласующаяся с экспериментом в широком интервале изменения концентрации примесей, толщин окисла и длин канала, развита в [235]. 7.4. Температурные эффекты Так же как и прибор с управляющим р-п-переходом, МОП-транзистор в зависимости от режима работы может иметь положительный, отрицательный или нулевой температурный коэффициент сдвига рабочей точки. В первой работе [236], посвященной влиянию температуры на свойства МОП-транзистора, существование точки с нулевым температурным коэффициентом объяснялось взаимной компенсацией уменьшения подвижности носителей в канале с ростом температуры и возрастания их концентрации за счет ионизации поверхностных уровней. Последующие исследования [216, 164] показали, однако, что эквивалентный поверхностный заряд Qss в большинстве случаев не зависит от температуры, так что механизм, постулированный в [236], играет второстепенную роль. Ниже будет дан анализ [237] температурной зависимости Vcs при постоянном токе стока, результаты которого практически совпадают с данными более ранней работы [238]. Рассматривается режим насыщения; полагается, что Qss=const(T), а влияние конечного сопротивления стока не учитывается. Кроме того, считается, что температурнозависящими параметрами являются только" Vgs и р,*гг. Так как 1ю поддерживается постоянным, из (7-9) следует: d йк d dVcs d d(ff = 0. (7-24) дК dT dVcs дТ d(pf dT где /C=Cop*J/L, dK/dT{CoZ/L)dixJdT. Вычисляя с помощью (7-9), (7-11), (7-8), (7-7), (6-1) и (7-4) все члены, входящие в (7-24), можно получить dVcs dT Если, согласно [216], принять \in* 1 dill 2{Vcs-Vt) TO Поскольку ап2.= 15.103зрехр[- (7-25) (7-26) 1,21 <?/ЙГ)] [241], TO -i [0,605-фр, В], (7-27) и подстановка (7-27),. (7-26) и (7-16) в (7-25) при п=2 дает: dVcs 3 .у 0-,-605-фр 2 (Vcs-V г) . (7-28) Построенная на рис. 75 зависимость (7-28) вычислена для Г=300 К при iV=-5-1015 см-з, yjf = -5В, Со=0,0169 мкФ/сЛ 6=1,06-10-2 ф/см. Приведенные на том же рисунке эксйери-\ ментальные результаты для нескольких промышленных прибоу ров свидетельствуют об удовлетворительном согласии теории Температурная зависимость проводимости канала в области до насыщения рассмотрена в [239, 240]. 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 |