Основные параметры МДП-транзисторов

1.Удельная емкость затвор-полупроводник - определяет степень модуляции проводимости канала

C₀= .

2.Пороговое напряжение:

U_П=U_ПЗ+U₀,

где U_ПЗ- напряжение плоских зон;

U₀- напряжение изгиба зон.

3.Крутизна: S= .

4.Внутреннее сопротивление

R_C= .

5.Коэффициент усиления

K= . K=SR_C K=50-200.

 

Полевые транзисторы с управляющим

P-n-переходом

 

Структура такого транзистора показана на рис. 6.8. На подложке p-типа формируется эпитаксиальный n-слой, в котором методами диффузии создаются области истока, стока n⁺ -типа и затвора p+-типа. Управляющий p-n-переход образуют области p+ и n. Токопроводящим каналом является эпитаксиальный слой n-типа расположенный между затвором и подложкой. При работе транзистора управляючий p-n-переход должен быть включен в обратном направлении.

Глубина обедненного слоя управляющего p-n-перехода тем больше, чем больше обратное напряжение на затворе. Толщина канала будет также соответственно меньше. Следовательно с изменением обратного напряжения будет меняться поперечное сечение канала, а следовательно и его сопротивление. При наличии напряжения между стоком и истоком изменяя обратное напряжение на затворе можно управлять выходным током транзистора.

Входным током транзистора является обратный ток p-n-перехода, составляющий для кремниевых приборов 10^-9-10^-11 А.

На сток транзистора подается положительное напряжение. P-n-переход между эпитаксиальным n-слоем и подложкой включается в обратном направлении, поэтому к подложке прикладывается отрицательное относительно истока напряжение. Иногда подложка используется в качестве второго затвора. В некоторых транзисторах подложка соединяется с затвором и не имеет отдельного вывода.

Статические выходные и передаточные характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом показаны на рис. 6.9 и 6.10.

Выходные характеристики имеют участок насыщения тока, связанный как и у МДП-транзисторов с образованием " горловины" канала вблизи стока.

Напряжением отсечки полевого транзистора с управляющим p-n-переходом называется напряжение на затворе, при котором практически полностью перекрывается канал и ток стока стремится к нулю.

 

 

Электрофизические свойства p-n-переходов и структур

Металл-диэлектрик-полупроводник

 

Барьерная и диффузионная емкость p-n-перехода

Величины объемных зарядов в р-n-переходе изменяются в зависимости от прикладываемого обратного напряжения вследствие изменения толщины обедненного слоя. Следовательно, р-n-переход обладает электрической емкостью.

Барьерная емкость (зарядовая) р-n-перехода равна:

, (7.1.1)

где S - площадь р-n-перехода.

Барьерная емкость совпадает с емкостью плоского конденсатора, расстояние между обкладками которого равно толщине обедненного слоя. С ростом обратного смещения уменьшается вследствие увеличения d(U). У р-n-переходов с большей концентрацией примеси барьерная емкость больше.

Вольт-фарадная характеристика С_бар=f(U_об) рис. 7.1 имеет достаточно сложный вид, поэтому применяют апроксимацию:

, (7.1.2)

где m=0, 3¸ 0, 5, U_k – контактная разность потенциалов.

Барьерная емкость слабо увеличивается с ростом температуры за счет U_k. Температурный коэффициент емкости уменьшается с ростом обратного напряжения.

При прямом смещении происходит инжекция неосновных носителей в p- и n-области. При изменении прикладываемого напряжения изменяется и концентрация инжектированных носителей, а следовательно, и заряды областей, что можно рассматривать как действие емкости. Так как эта емкость появляется за счет диффузионной составляющей тока, то ее называют диффузионной. Если толщина базы W> > L_p, то

. (7.1.3)

При W< < L_p

, (7.1.4)

где t_D - среднее время диффузии носителей через n-область. При больших прямых смещениях, когда ток инжекции значительно превышает ток рекомбинации C_D, экспоненциально возрастает с ростом напряжения и значительно превышает С_бар рис. 7.2. При малых напряжениях диффузионная емкость меньше барьерной.

 

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: