Курсовая работа: Моделирование работы МДП-транзистора в системе MathCad

Теперь нужно ввести исходные данные для построения модели. Напряжение на затворе U_g , напряжение на стоке и истоке U_d и U_s , напряжение на подложке U_sub , температура окружающей среды Т.

Рисунок 8 – Ввод исходных данных

Теперь, после ввода всех необходимых данных можно приступать к расчетам.

Для начала следует рассчитать пороговое напряжение транзистора. Расчет будем вести по следующей формуле

, (6)

где - потенциал уровня Ферми; - удельная емкость подзатворноко диэлектрика.

В формуле (6) присутствуют величины и , которые тоже необходимо рассчитать.

,

.

Листинг расчета порогового напряжения транзистора представлен на рисунке 9.

Рисунок 9 – Расчет порогового напряжения транзистора

Следует отметить, что MathCad сможет вычислить значение какой-либо величины, в данном случае V_T0 , только в том случае, если все необходимые для расчета величины будут заданы (или вычислены) выше основной расчетной формулы.

Как было сказано в разделе 1.2 настоящей работы, когда напряжение на стоке станет равным , канал в районе стока оказывается перекрытым слоем объемного заряда. Нужно найти это напряжение на стоке. Расчет ведем по формуле (1.1). При дальнейшем увеличении напряжения на стоке наступит момент пробоя p-n-перехода сток-подложка. Это напряжение тоже необходимо посчитать. Расчет пробивного напряжения p-n-перехода будем вести по приближенной формуле

,(7)

Листинг представлен на рисунке 10.

Рисунок 10 – Расчет напряжения перекрытия и пробоя

После расчета напряжений перекрытия канала и пробоя p-n-перехода нужно вычислить величину, на которую уменьшится длина индуцированного канала при превышении напряжением на стоке напряжения перекрытия канала. Листинг расчета представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 – Расчет уменьшения длины канала

В приведенном листинге Δl принимает три различных значения. Первое значение определяет величину Δl при напряжениях больших, чем напряжение начала перекрытия канала, но меньших, чем напряжение пробоя p-n-перехода сток-подложка. Второе значение – уменьшение длины канала при напряжениях меньших, чем напряжение перекрытия канала. Очевидно, что это значение ноль. Третье значение Δl – значение при достижении напряжением на стоке величины пробоя p-n-перехода сток-подложка. При этом длина канала перестает уменьшаться.

Толщина ОПЗ зависит от величины потенциала на границе канала и ОПЗ. Вид этой зависимости

,(8)

где – изменение потенциала на расстоянии y от истока.

Примем вид зависимости линейным, т.е. потенциал будет изменяться от истока к стоку как показано на рисунке 12.

Рисунок 12 – Вид зависимости