Физическая структура n-p-n интегрального транзистора со скрытым слоем и изоляцией p-n переходов. Преимущества полевых транзисторов перед биполярными. МОП-транзистор с индуцированным каналом, страница 3

Граница крутой и пологой областей – это напряжение насыщения,  т.е. напряжение сток-исток, при котором  происходит перекрытие канала из-за увеличения толщины ОПЗ р-n-перехода затвора.

Толщина ОПЗ перехода затвора зависит как от напряжения на затворе так и от напряжением на стоке.С ростом отрицательного напряжения на затворе уменьшается значение напряжения насыщения, т.к. с ростом напряжения затвора растёт ОПЗ перехода, канал становится тоньше и, соответственно, достаточно меньшего напряжения на стоке для перекрытия канала. Например, при и   , а при .

МОП транзистор с индуцированным каналом

Структура МОП транзистора

S – sourse – исток,                 D – drain – сток,

G – gate – затвор,                  B – bulk – подложка,

d – толщина подзатворного диэлектрика.

1.  Объяснить выходные и передаточные характеристики МОП транзисторов с n - и p - каналом.

(а)                                           (б)               

Передаточные ВАХ МОП транзистора:

p-канального (а), и n-канального (б)

Для того, чтобы открылся транзистор, на затвор необходимо подать такой потенциал относительно потенциала подзатворной области, чтобы на поверхности произошла инверсия проводимости. При этом под затвором индуцируется область с соответствующим типом проводимости, образуется канал, соединяющий  области истока  и стока, и в стоковой цепи начинает протекать ток. Напряжение затвора, при котором происходит инверсия проводимости подзатворной области и начинает протекать ток, называют пороговым . Полярность напряжений, подаваемых на электроды МДП с индуцированными n и p каналами при их работе в усилительном режиме противоположна. Для n-канального транзистора на затвор подается плюс относительно истока, на p- канальный транзистор минус. За сток принимается тот электрод, к кoторому дрейфуют основные носители, т.е. в p- канальном транзисторе сток должен быть отрицательным относительно истока, а в n- канальном-положительным.

При увеличении положительного напряжения на затворе  ток стока n - канального транзистора возрастает, в p – канальном наоборот, ток растет с увеличением отрицательного напряжения затвора.

2. Что называется потенциалом инверсии на поверхности полупроводника?

Потенциалом инверсии на поверхности полупроводника φ_i называется поверхностный потенциал, соответствующий переходу в режим сильной инверсии. Для р – канального транзистора приповерхностная концентрация дырок становится равной равновесной концентрации электронов в глубине полупроводника или,что то же самое, концентрации доноров в подложке, для n-канального - концентрация электронов на поверхности равна концентрации акцепторов в глубине подложки.

       где   NA – концентрация акцепторов в подложке, ni – собственная концентрация электронов в кремнии. для p –канала определяется аналогично через в подложке, но имеет отрицательный знак.

3. От чего зависит пороговое напряжение МОП транзистора?

Пороговое напряжение Un – напряжение на затворе, при котором происходит инверсия поздатворной проводимости и появляется ток стока.

Пороговое напряжение состоит из трех составляющих: напряжения плоских зон , потенциала инверсии   и напряжения, создаваемого зарядом подложки , .

4. Что называется удельной крутизной МОП транзистора?

Без учета влияния подложки передаточные ВАХ, рис.1 и 2, приблизительно описываются квадратичными зависимостями тока стока от напряжения на затворе , для р-канального транзистора то же самое, только знаки напряжений , и тока  отрицательны.

Крутизной транзистора называется отношение приращений тока стока к вызвавшему его изменению напряжения на затворе:

Наклон зависимости крутизны от напряжения на затворе, величина

и есть удельная крутизна ,т. е. крутизна при