Расчет униполярного транзистора

| |Стр. |
|1 Принцип действия полевого транзистора | |
|2 Вольт-фарадная характеристика МОП-структуры | |
|3 Расчет стоковых и стокозатворных характеристик | |
|4 Определение напряжения насыщения и напряжения отсечки | |
|5 Расчет крутизны стокозатворной характеристики и проводимости канала | |
|6 Максимальная рабочая частота транзистора | |

1 Принцип действия транзистора

В отсутствии смещений (UЗ =0, UС =0) приповерхностный слой полупроводника обычно обогащен дырками из-за наличия ловушек на границе кремний – оксид кремния и наличия положительных ионов в пленке диэлектрика. Соответственно энергетические зоны искривлены вниз, и начальный поверхностный потенциал положительный. По мере роста положительного напряжения на затворе дырки отталкиваются от поверхности. При этом энергетические зоны сначала выпрямляются, а затем искривляются вниз, т.е. поверхностный потенциал делается отрицательным.
Существует некоторое пороговое напряжение , по превышении которого энергетические зоны искривляются настолько сильно, что в близи поверхностной области образуется инверсный электрический сой, именно этот слой играет роль индуцированного канала.

1.1 Равновесное состояние

[pic]

Рисунок 1.1 – Равновесное состояние

Т.к. UЗ =0, то контактная разность потенциалов между металлом и полупроводником равна нулю, то энергетические зоны отображаются прямыми линиями. В таком положении уровень Ферми постоянен при UЗ =0, полупроводник находится в равновесном состоянии, т.е. pn = pi2 и ток между металлом и полупроводником отсутствует.

1.2 Режим обогащения (UЗ >0)

Если UЗ >0, то возникает поле направленное от полупроводника к затвору. Это поле смещает в кремнии основные носители (электроны) по направлению к границе раздела кремний – оксид кремния. В результате на границе возникает обогащенный слой с избыточной концентрацией электронов. Нижняя граница зоны проводимости, собственный уровень и верхняя граница валентной зоны изгибаются вниз.

[pic]

Рисунок 1.2 – Режим обогащения

1.3 Режим обеднения (UЗ