Транзисторы. Петров Б.К - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

36
поверхности раздела Si-SiO
2
(y=0) становятся равными n(0)=p(0), а уровень
Ферми E
F
совпадает с серединой запрещенной зоны (рис.3б):
E
C(0)
-E
F
=E
F
-E
V(0)
.
Дальнейшее увеличение затворного напряжения приводит к тому, что
электроны в приповерхностном слое полностью отталкиваются вглубь
полупроводника n-типа. В результате в приповерхностном слое остаются
неподвижные положительно зараженные доноры и притягиваются из объема
неосновные носители – подвижные дырки. На границе образуется тонкий
( толщиной около 0,1 мкм ) инверсионный дырочный слой (рис. 3в).
Таким образом , на поверхности полупроводника n-типа индуцируется
канал, проводимость которого будет увеличиваться с ростом отрицательного
напряжения на затворе U
зи
. Условием появления канала можно считать
выполнение равенства p(0)=N
d
, где N
d
– концентрация доноров в подложке.
Напряжение на затворе, при котором возникает канал, называется напряжением
отпирания U
отп
. Величина U
отп
зависит от заряда в окисле Q
SiO2
и от удельного
сопротивления подложки ρ
n
, поскольку величина E
C0
-E
F
зависит от
концентрации доноров N
d
. Изгиб дна зоны проводимости на поверхности n-
полупроводника, при котором начинается инверсия, находится следующим
образом :
kT
EE
kT
EE
n
kT
EE
pp
CC
FC
i
CC 0)0(
0
0)0(
0
expexpexp)0(
−
−
−=
−
= ,
kT
EE
npnN
FC
id
−
≈−=
)0(
00
exp .
Поскольку p
0
<<
n
0,
то
kT
EE
kT
EEEE
FC
CCFC
−
=
−
+
−
−
0
0)0(0
expexp , или
i
d
FCCC
n
N
kTEEEE ln2)(2
00)0(
=−=− .
Если приложить разность потенциалов между стоком и истоком U
си
, то
через канал будет протекать дырочный ток I
ст
. Когда напряжение на затворе
недостаточно для образования канала , в цепи стока протекает пренебрежимо
малый обратный ток p
+
-n-перехода сток- подложка.
При малых напряжениях на стоке ток стока I
ст
прямо пропорционален
приложенному напряжению U
си
. С одной стороны , рост U
си
увеличивает ток
стока I
ст
. С другой стороны , падение напряжения вдоль канала компенсирует
действие затворного напряжения U
зи
, что приводит к уменьшению толщины
канала около стока и снижению его проводимости .
На рис. 4 показано изменение формы канала при увеличении стокового
напряжения U
си
. При U
си
=0 (рис.4а) толщина канала у истока и стока
одинакова. При U
си
≠ 0 толщина канала максимальна около истока и минимальна 
                                                 36

поверхности разд ела Si-SiO2 (y=0) становятся равны м и n(0)=p(0), а уровень
Ф ерм и EF совпад аетссеред иной запрещ енной зоны (рис.3б):
      EC(0)-EF=EF-EV(0) .
      Д альнейш ее увеличение затворного напряж ения привод ит к том у, что
электроны в приповерхностном слое полностью отталкиваю тся вглубь
полупровод ника n-типа. В результате в приповерхностном слое остаю тся
непод виж ны е полож ительно зараж енны е д оноры и притягиваю тся из объ ем а
неосновны е носители – под виж ны е д ы рки. Н а границе образуется тонкий
(толщ иной около 0,1 м км ) инверсионны й д ы рочны й слой (рис. 3в).
      Т аким образом , на поверхности полупровод ника n-типа инд уцируется
канал, провод им ость которого буд етувеличиваться с ростом отрицательного
напряж ения на затворе Uзи. У словием появления канала м ож но считать
вы полнение равенства p(0)=Nd, гд е Nd – концентрация д оноров в под лож ке.
Н апряж ениена затворе, при котором возникаетканал, назы вается напряж ением
отпирания Uотп. В еличина Uотп зависитотзаряд а в окислеQSiO2 и отуд ельного
сопротивления под лож ки ρn, поскольку величина EC0-EF зависит от
концентрации д оноров Nd. И згиб д на зоны провод им ости на поверхности n-
полупровод ника, при котором начинается инверсия, наход ится след ую щ им
образом :

                      E C ( 0) − EC 0         EC 0 − E F      EC ( 0) − EC 0
      p (0) = p 0 exp              = ni exp −             exp                ,
                           kT                    kT                 kT
                              EC (0) − E F
      N d = n0 − p 0 ≈ ni exp              .
                                  kT
     Посколькуp0<

Страницы