Радиоэлектроника / Реферат: Расчет униполярного транзистора

Реферат: 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 (U_З =0, U_С =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

Рисунок 1.1 – Равновесное состояние

Т.к. U_З =0, то контактная разность потенциалов между металлом и полупроводником равна нулю, то энергетические зоны отображаются прямыми линиями. В таком положении уровень Ферми постоянен при U_З =0, полупроводник находится в равновесном состоянии, т.е. pn = p_i ² и ток между металлом и полупроводником отсутствует.

1.2 Режим обогащения (U_З >0)

Если U_З >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.

Рисунок 1.2 – Режим обогащения

1.3 Режим обеднения (U_З <0)

Если U_З <0, то возникает электрическое поле направленное от затвора к подложке. Это поле выталкивает электроны с границы раздела Si – SiO₂ в глубь кристалла оксида кремния. В непосредственной близости возникает область обедненная электронами.

Рисунок 1.3 – Режим обеднения

1.4 Режим инверсии (U_З <<0)

При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения U_З , увеличивается поверхностный электрический потенциал U_S . Данное явление является следствием того что энергетические уровни сильно изгибаются вверх. Характерной особенностью режима инверсии является, то что уровень Ферми и собственный уровень пересикаются.