|
| |
|
Главная Журналы 
Рис. 84. Экспериментальные зависимости емкости затвора {а) и подложки {б) от Vcs для р-канального при Vds =-10 В; Kbs=0; /=100 кГц МОП-ПТ ..Выводы от истока, Стока и затвора и соответствующие кон: тактные площадки, расположенные на толстом слое окисла, вносят паразитные емкости на подложку Csi, Cat и Cg .(рис. 83, а). Из-за малой величины: Со эти емкости можно считать практически постоянными. Параллельно Cat и Ci подключены барьерные емкости р-п-переходов исток-подложка и- сток-подложка (Cs2 и Cdz), которые сильно зависят от соответствующих потенциалов. Наконец, паразитные емкости Cgse И Cgde рис. 83, а учитывают перекрытие затвора с областями истока и стока. Вследствие высокого уровня легирования этих областей величины Cgse и Cgde опредсляются, в основном, толщиной окисла и слабо зависят от напряжений. Резистивные компоненты Rse, Rge и Rde учитывают конечность сопротивления подложки. Для приборов малой площади при удельном сопротивлении подложки Ом-см эти величины составляют несколько десятков ом. Сопротивления контактов к истоку и стоку Rs и Rd обычно имеют величину -20 Ом; сопротивлением контакта подложки можно пренебречь, так как площадь этого контакта в большинстве случаев относительно велика. Полная эквивалентная схема транзистора с соединенными между собой подложкой и истоком показана на рис. 83, б. Резисторы Rgsi и Rgdt учитывают сопротивление канала; эти элементы не были ранее включены в схему рис. 79. Подробное рассмотрение эквивалентной схемы будет проведено в, 8.5. На рис. 84 представлены данные экспериментальных измерений, выполненных на р-канальном транзисторе с обогащением, имеющем канал площадью 8X1000 мкм. Как видно,емкости Cgs, Cgb и Cg заметно изменяются вблизи порогового напряжения. В области отсечки Cgs целиком определяется паразитными составляющими, не зависящими от Vgs- Слабая зависимость Cgd от Vgs свидетельствует о преобладании в этом случае емкостей перекрытия. Вклад паразитных элементов в величину Cgb, напротив, мал, и зависимость Cgb(VGs) близка к кривой рис. 81, а. Емкости подложка-сток и подложка-исток (рис. 84, б) практически полностью определяются паразитными . составляющими; экспериментально измеренная зависимость CbgiVas), как и следовало ожидать, приблизительно совпадает с кривой для Cgb (рис. 84, а). Измерения показывают, что зависимость емкостей Сьв и Cbd от потенциала подложки хорошо описывается соотношением для обычного./?-п-перехода. 8.5. Высокочастотные свойства при малом сигнале Теория работы полевого транзистора в области высоких час- тот была развита в [143, 249-258]. Большинство авторов при анализе обычно не учитывают заряд подложки. Это приближе- ние, применимое при малых уровнях легирования, значительно упрощает выкладки и будет также использовано в приводимом ниже рассмотрении. Основные уравнения для малого сигнала имеют тот же вид, что и в случае транзистора с управляющим р-п-переходом (см. гл. 5): / = G(1F) -, . . (8-20) [vG{W)\, (8-21) (8-22) где i, v - амйлитуды тока и напряжения на расстоянии у от истока; C(W), G(WJ - емкость и проводимость на единицу длины канала в точке у с постоянным потенциалом W=Vgs- V(y); Id - постоянная составляющая тока стока. Применяя преобразование , d dW d Ip d ~ ~ G(W) dW dy dy dW ИЗ (8-21) и (8-22) получаем di javC(W)G(W) dW Id jaG (W) dlUC(W)] di (8-23) (8-24) dW dW dW C(W) . Далее полагаем, что зарядом подложки можно пренебречь, а весь наведенный в канале заряд подвижен и расположен вблизи поверхности полупроводника. Последнее означает, что величина С не зависит от W, т. е. C{W) = CoZ, (8-25) где Со - удельная емкость окисла. Тогда наведенный на единицу длины канала заряд AQ=-C[VGs-VT-V{y)]CoZ{W-~Vr), (8-26) откуда G{W)=li*ZCo{W - Vr)- (8-27) Подставляя (8-25) и (8-27) в (8-24), получаем дифференциальное уравнение для тока: d4 ,,ru2 где обозначено й = W-Vt] k\ = юр* - (8-28) 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 |