Доклад на тему Полевые транзисторыПолевые транзисторы Выполнил: студент 3-го курса ФТФ гр Крюков Дмитрий Сергеевич

МДП-транзистор Физической основой работы МДП транзистора является эффект поля, который состоит в изменении концентрации свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под действием внешнего электрического поля. В структурах МДП внешнее поле обусловлено приложенным напряжением на металлический электрод (затвор) относительно полупроводниковой подложки. В зависимости от знака и величины приложенного напряжения различают три состояния приповерхностной области полупроводника:

Обогащение основными носителями. Этому состоянию соответствует знак напряжения на металлическом электроде (затворе), притягивающий основные носители (для n-типа, VG > 0, ψs > 0).

Обеднение основными носителями Этому состоянию соответствует небольшое по величине напряжение, отталкивающее основные носители (для n-типа, VG < 0, ψs < 0).

Инверсия типа проводимости. Инверсия типа проводимости. Такому состоянию соответствует большое по величине напряжение на затворе, соответствующее значительным изгибам зон и вызывающее обогащение поверхности неосновными носителями заряда (для n-типа, VG

Характеристики МОП ПТ в области плавного канала Ток в канале МДП транзистора, изготовленного на подложке р типа, обусловлен свободными электронами, концентрация которых n(z). Электрическое поле Еу обусловлено напряжением между истоком и стоком VDS. Согласно закону Ома, плотность тока: где q – заряд электрона, μn – подвижность электронов в канале, V – падение напряжения от истока до точки канала с координатами (x, y, z).

Проинтегрируем по ширине (x) и глубине (z) канала. Тогда интеграл в левой части дает нам полный ток канала I DS, а для правой части получим:. Величина под интегралом есть полный заряд электронов в канале на единицу площади Qn. Тогда:.

Характеристики МОП ПТ в области отсечки По мере роста напряжения исток сток VDS в канале может наступить такой момент, когда произойдет смыкание канала, т.е. заряд электронов в канале в некоторой точке станет равным нулю. Это соответствует условию:

ВAX МДП транзистора с учетом модуляции длины канала примет следующий вид: ВAX МДП транзистора с учетом модуляции длины канала примет следующий вид:

Эффект смещения подложки При приложении напряжения канал-подложка происходит расширение ОПЗ и увеличение заряда ионизованных акцепторов:

Поскольку напряжение на затворе VGS постоянно, то постоянен и заряд на затворе МДП-транзистора Qm. Следовательно, из уравнения электронейтральности вытекает, что если заряд акцепторов в слое обеднения QB вырос, заряд электронов в канале Qn должен уменьшиться. С этой точки зрения подложка выступает как второй затвор МДП-транзистора, поскольку регулирует также сопротивление инверсионного канала между истоком и стоком. При возрастании заряда акцепторов в слое обеднения возрастает и пороговое напряжение транзистора VT. Изменение порогового напряжения будет равно:

Поскольку смещение подложки приводит только к изменению порогового напряжения VТ, то переходные характеристики МДП транзистора при различных напряжениях подложки VSS смещаются параллельно друг другу.

Эквивалентная схема и быстродействие МДП транзистора МДП транзистор можно изобразить в виде эквивалентной схемы: Здесь R вх обусловлено сопротивлением подзатворного диэлектрика, входная емкость Свх – емкостью подзатворного диэлектрика и емкостью перекрытия затвор-исток. Паразитная емкость Спар обусловлена емкостью перекрытий затвор-сток. Выходное сопротивление Rвых равно сопротивлению канала транзистора и сопротивлению легированных областей истока и стока. Выходная емкость Свых определяется емкостью р n перехода стока. Генератор тока передает эффект усиления в МДП-транзисторе.