Переход транзистора из крутой области в пологую. Зависимость крутизны от напряжения на затворе. Зависимость крутизны от степени легирования и размеров областей

Вопрос № 7

Почему транзистор переходит из крутой области в пологую?

Ответ

Рассмотрим сначала понятия крутой и пологой областей.

Первая часть характеристики, которую называют крутой нелинейная, т.е ток стока  растет замедленно с ростом напряжения на стоке . Эта нелинейность характеристики объясняется увеличением толщины p-n перехода затвора около стока, т.к с увеличением напряжения на стоке  растет по абсолютному значению обратное напряжение на  p-n  переходе затвора. Ток стока, проходя по каналу, создает его неэквипотенциальность. Таким образом, наибольшая толщина p-n перехода и соответственно наименьшее поперечное сечение канала получается со стороны стока.

Другой причиной нелинейности выходной характеристики является уменьшение подвижности носителей заряда в канале при увеличении в нем напряженности электрического поля. 

При некотором напряжении на стоке  - напряжении насыщения – происходит перекрытие канала из-за увеличения толщины p-n перехода затвора. Ток стока при дальнейшем увеличении напряжения на стоке почти не растет.

При напряжении между затвором и истоком равном нулю, и при  напряжении на стоке , равном или превышающем  , ток стока называют начальным током стока . Часть характеристики, соответствующую насыщению тока стока, называют пологой частью. Т .е при увеличении   или , устанавливается некоторое малое сечение канала со стороны стокового электрода. При дальнейшем увеличении  увеличивается, длинна перекрытой части канала из-за увеличения толщины p-n перехода с ростом (с этим связано некоторое увеличение , при увеличении ).

Т.е транзистор переходит из крутой области в пологую вследствие увеличения напряжения на стоке  и достижении им насыщения, при котором происходит увеличение p-n перехода затвора. При этом ток стока при дальнейшем увеличении  почти не растет.

Из рисунка 1 видно увеличение p-n перехода в близи стоковой области.

Рис 1.  Увеличение толщины управляющих p-n переходов со стороны стока и соответствующее увеличение длинны перекрытой части проводящего канала при увеличении напряжения на стоке и неизменном напряжении на затворе относительно истока.

1 – напряжение на стоке равно напряжению насыщения   

2 -

3 - 

Рис 1.

Вопрос № 8

От чего зависит положение границы крутой и пологой областей?

Ответ

После граничного напряжения на стоке  транзистор переходит в режим соответствующий пологой области. Этому напряжению соответствует напряжение насыщения  , при котором происходит перекрытие канала из-за увеличения толщины p-n перехода затвора, и некоторое значение тока насыщения  .

Где  - напряжение на стоке относительно истока, при котором происходит переход крутой области в пологую(граничное напряжение)

 - напряжение затвора

 -напряжение отсечки

 - контактная разность потенциалов

 - концентрация акцепторов в затворе

 - концентрация доноров в канале

 - металлургическая толщина канала

- собственная концентрация

Величина   для ПТУП с заданными параметрами постоянна. Значит,   зависит от напряжения на затворе (в соответствии с формулой). Т.е смещение и изменение статических характеристик происходит с изменением . При подаче на затвор напряжения такой полярности относительно истока,  соответствующее обратному смещению p-n перехода затвора, и при увеличении этого напряжения по абсолютной величине уменьшается начальное поперечное сечение канала.  Начальные участки выходных статических характеристик при напряжении на затворе, отличном