Конструирование и технология полупроводниковых интегральных микросхем на униполярных транзисторах. Чернышова Т.И - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Расстояние между контактными
площадками и другими элементами
схемы x, мкм
20 20 20
Усилительные свойства МДП-транзистора характеризуются крутизной стоковой характеристики
const
з
c
c
=
∂
∂
=
U
U
I
S
.
Продифференцировав выражения, получим значения крутизны для крутого и пологого участков
стоковой характеристики соответственно:
с0c
0з
µ
USU
l
bС
S
k
k
== при
0зc
UUU −≤ ; (5)
()()
0з00з
0з
2
µ
UUSUU
l
bС
S
k
k
−=−=
при
0зc
UUU
−
> , (6)
где S
0
– удельная крутизна.
Из выражений (5), (6) видно, что крутизна МДП-транзистора линейно зависит от напряжения на
электродах и не является однозначным параметром. Для ее определения необходимо обязательно ого-
ворить режим работы, т.е. напряжения. Поэтому для характеристики параметров МДП-транзистора це-
лесообразнее ввести удельную крутизну, которая выражается через электрофизические и конструктив-
ные параметры МДП-структуры
kk
lbСS /
0з0
µ
=
. (7)
Аналогично, дифференцируя выражение (2), можно определить сопротивление канала для крутого
участка характеристики:
()
0cз0cc
1
/
1
UUUSUI
R
k
−−
=
∂∂
=
при
0зc
UUU −≤ . (8)
Для определения сопротивления канала в пологой области стоковой характеристики существует
эмпирическая формула
()
n
k
UUS
R
0з0
1
−
′
=
, (9)
где
0
S
′
– удельная крутизна, вычисляемая опытным путем; n = 1…2 – коэффициент, зависящий от тех-
нологии изготовления.
Пороговое напряжение связано с электрофизическими параметрами МДП-структуры соотношения-
ми:
ϕ+++ϕ−=
i
C
Q
C
Q
U
SS
ф
0з
и
0з
мп0
2 для p-канального транзистора; (10)
i
C
Q
C
Q
U
иSS
ф
0з0з
мп0
2ϕ++−ϕ−= для n-канального транзистора. (11)
Здесь φ
мп
– разность потенциалов, определяемая разницей в работах выхода полупроводника и материа-
ла затвора, в частности, металла (в случае алюминиевого затвора эту величину определяют по графику
рис. 7 по известной концентрации примесей в полупроводниковой пластине N
0
и типу ее электропрово-
димости); Q
SS
, Q
п
– соответственно, плотности заряда поверхностных состояний на границе полупро-
водника и диэлектрика и пространственного заряда в полупроводнике.
Плотности зарядов определяют по выражениям:
пов
qNQ
SS
=
; (12)
i
qNQ
п Ф00и
2 ϕεε= , (13)
где q – заряд электрона; φ
Фi
– потенциал, зависящий от уровня Ферми в полупроводнике относительно
середины запрещенной зоны:
(
)
i
nN
i
/ln
0тФ
ϕ
=
ϕ
, (14)
где φ
т
– температурный потенциал (~0,026 В); n
i
– собственная концентрация носителей в полупровод-
нике, равная для кремния 2⋅10
10
см
-3
.
Из сравнения формул (10) и (11) видно, что пороговое напряжения n-канального транзистора ниже,
так как два последних слагаемых меняют знаки на обратные. Существенным резервом снижения поро-

Страницы