Электрические параметры биполярных и полевых структур. Петров Б.К - 43 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

43
7. ВЫХОДНЫЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОП -
ТРАНЗИСТОРОВ С УЧЕТОМ САМОРАЗОГРЕВА ПРОТЕКАЮЩИМ
ТОКОМ
Выходные вольт- амперные характеристики I
с
=I
с
(U
си
)|
Uэи
мощных МОП-
транзисторов имеют вид почти прямых линий , параллельных оси напряжения
U
си
только при измерениях в импульсном режиме, т.е. при длительности
импульсов t
и
<10 мкс, когда можно пренебречь разогревом мощностью P
с
=I
с
U
си
.
Однако при снятии ВАХ транзисторов с длинным n-каналом (l
к
=3÷5 мкм )
в статическом режиме при больших токах стока I
с
и напряжениях U
си
на ВАХ
наблюдаются спадающие участки АВ, А ′В ′ (рис. 1).
На этих участках , вызванных спадом подвижности электронов µ
n
с
температурой , возрастающей из- за выделения Джоулева тепла Q=P
с
U
си
,
дифференциальное выходное сопротивление становится отрицательным, т.е.
0<=
= constU зи
с
си
i
dI
dU
r .
Выведем в аналитическом виде выходные ВАХ для современых мощных
ВЧ и СВЧ МОП-транзисторов с индуцированным коротким n-каналом (l
к
≈1
мкм ) с учетом саморазогрева транзисторов протекающим током стока.
Для этих типов МОП-транзисторов, изготавливаемых двойной диффузией
примесей , при напряжении U
ст
≥ 2 В продольные поля в канале составляют более
2 ⋅ 10
4
В /см , и дрейфовая скорость электр o нов достигает насыщения [7]
V
de
=V
se
=(5÷6)⋅10
6
см / с.
В этом случае ток стока на пологих участках описывается выражением
seпорзиз SiOнасст
VVVZCI )(
2
.
−
=
, (1)
где Z – полная ширина канала (или полный периметр канала всех
истоковых ячеек),
222
/
0 SiOSiOз SiO
dC
ε
ε
=
- (2)
I
с
0
U
си
U>U
з3 з2
U>U
з2 з1
U>U
з1 пор
A
A
B
B
Рис. 1. Выходные ВАХ
Iс=Iс(Uси)Uз мощного
МОП-транзистора с
индуцированным n-каналом
в статическом режиме (-) и
в импульсном режиме (---)
′
′
                                           43

      7. ВЫ Х О ДН Ы Е В О Л ЬТ-А М П Е Р Н Ы Е Х А Р А КТЕ Р И С ТИ КИ М О П -
ТР А Н ЗИ С ТО Р О В С У Ч Е ТО М С А М О Р А ЗО Г Р Е В А П Р О ТЕ КА Ю Щ И М
ТО КО М

      В ы ход ны е вольт-ам перны е характеристики Iс=Iс(Uси)|Uэи м ощ ны х М О П-
транзисторов им ею твид почти прям ы х линий , параллельны х оси напряж ения
Uси только при изм ерениях в им пульсном реж им е, т.е. при д лительности
им пульсовtи<10 м кс, когд а м ож но пренебречьразогревом м ощ ностью Pс=IсUси.
      О д нако при снятии В А Х транзисторовсд линны м n-каналом (lк=3÷5 м км )
в статическом реж им е при больш их токах стока Iс и напряж ениях Uси на В А Х
наблю д аю тся спад аю щ иеучастки А В , А ′В ′ (рис. 1).
    Iс
                     Uз3>Uз2
                                                         Рис. 1. В ы ходны еВ А Х
                            A′                           Iс=Iс(Uси)Uз м ощ ного
                                                         М О П-транзистора с
                                                 B′      инд уцированны м n-каналом
                     Uз2>Uз1                             встатическом реж им е(-) и
                                                         вим пульсном реж им е(---)
                                       A   B
                          Uз1>Uпор
     0
                                            Uси
        Н а э тих участках, вы званны х спад ом под виж ности э лектронов µn с
тем пературой , возрастаю щ ей из-за вы д еления Д ж оулева тепла Q=PсUси,
д иф ф еренциальноевы ход ноесопротивлениестановится отрицательны м , т.е.
                dU си
         ri =                    <0.
                 dI с Uз и=const
       В ы вед ем ваналитическом вид е вы ход ны еВ А Х д ля соврем ены х м ощ ны х
В Ч и СВ Ч М О П-транзисторов с инд уцированны м коротким n-каналом (lк≈1
м км ) сучетом сам оразог рева транзисторовпротекаю щ им током стока.
       Д ля э тих типовМ О П-транзисторов, изготавливаем ы х д вой ной д иф ф узией
примесей , при напряж ении Uст≥2 В прод ольны еполя вканалесоставляю тболее
2⋅104 В /см , и д рей ф овая скорость э лектрoнов д остиг ает насы щ ения [7]
                      6
Vde =Vse =(5÷6)⋅10 см /с.
       В э том случаетокстока на полог их участках описы вается вы раж ением
        I ст .на с = ZC з SiO (V з и −Vп о р )V se ,
                            2
                                                                           (1)
     гд е Z – полная ш ирина канала (или полны й перим етр канала всех
истоковы х ячеек),
      C з SiO = ε 0 ε SiO / d SiO -
                 2          2      2
                                                               (2)

Страницы