Материал: Sb000528

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

vm×E 1 + m×E

v.S

Увеличение напряжение между стоком и истоком приводит к возрастанию тока канала, что соответствует линейной области ВАХ (рис. 1.3 область 1). Ток в этой области определяется выражением

I	I.P× 3×(u.22 - u.12) - 2×(u.23 - u.13)
	1 +	m×V.P


		3v ×L
		.S

где vS – дрейфовая скорость насыщения.

При возрастании UD глубина канала под стоковым концом становится равной A, ток достигает максимального значения – тока насыщения:

I.Dsat	I.P×(1 - 3×u.12 + 2×u.13)
	1 +	m×V.P


		3v ×L
		.S

Дальнейшее увеличение напряжения на стоке практически не изменяет ток стока.

Важной характеристикой ПТШ является крутизна:

g.m	d	I.ñ	2×Z×m×q×N.D×A×(u.2 - u.1)
				m×V
	dU			m×V
	.ç		L +	.P
			L +	3v
				.S

Крутизна максимальна в области насыщения:

	2 ×Z ×m ×q ×N .D ×A
	2 ×Z ×m ×q ×N .D ×A			V.G - V.bi
g.m			× 1 -
		m ×V.D		V.P

	L +
	L +	3v.S
		3v.S

1.2.3. Модель ПТШ на кремнии с учетов сопротивлений стока и истока

Ток ПТШ на кремнии с учетом сопротивления стока и истока определяется следующим уравнением

					V	- V
I	I	×tanh g		×	.D	.G
					.D	.G

	.P		.k		I.P
					I.P

где

1 + b×R.S×(-V.G + V.bi - V.P) -

I.P

1 + 4×b×R.S×(-V.G + V.bi - V.P)

2×b×R

RD – сопротивления стока, RS – сопротивления истока.

2×Z×m×q×ND×A

VG - Vbi

× 1 -

g.i

m×VD

g.k

L +

1 + g.i×(R.D + R.S)

3vS

2×Z×m×q2×N.D2×A3

1 +

m×V.P

×L

Крутизна определяется следующими уравнениями

g.0×I.P

k×t + (1 - t2)×

V.D - V.G

(V.bi+V.G)×V.P− 1

- g ×k

2×V × 1 + g ×(R

) 2

I.P

+ R

где

V.D - V.G

Z×m×q×N

×A

tanh g.k×

g.0×I.P

k×t + (1 - t2)×

V.D - V.G

(V.bi+V.G)×V.P− 1

- g ×k

2×V × 1 + g ×(R

) 2

I.P

+ R

1.3. Экспериментальная установка

Имитационная модель ПТШ, созданная средствами комплекса LabVIEW, реализует приведенную выше математическую модель. Виртуальная установка (рис 1.4) позволяет отслеживать влияние на ВАХ и крутизну ВАХ ПТШ при четырех последовательно заданных наборах следующих входных параметров: Ud – напряжение на стоке; Ug – напряжение на затворе; L – длина затвора; Nd – уровень легирования канала; A – глубина канала.

Лицевая панель включает изображения поперечного сечения ПТШ, элементы управления моделью (ввода входных параметров) и элементы отображения входных параметров в виде цифровых, стрелочных, шкальных индикаторов и экранов.

Рис. 1.4

Входные параметры могут быть изменены путем ввода их численных значений с клавиатуры (при этом курсор должен быть установлен в поле цифрового индикатора изменяемого параметра) или с помощью мыши: курсор устанавливается на какой-либо элемент конструкции или на элемент управления (например, на край затвора, на движок, регулирующий уровень легирования, на стрелку прибора), а затем размер затвора, уровень легирования или напряжение изменяют, перемещая курсор в нужном направлении при зажатой левой кнопке мыши.

1.4.Задание

1.Исследуйте влияние напряжения затвора на ВАХ ПТШ.

2.Проследите, как изменится ВАХ ПТШ при увеличении толщины активного (эпитаксиального) слоя.

3.Проанализируйте изменения ВАХ ПТШ при увеличении концентрации донорной примеси в активном слое.

4.Исследуйте влияние уменьшения длины затвора на характеристики

ПТШ.

5.Проанализируйте изменения глубины обеднения при увеличении напряжения затвор-исток.

6.Проследите, какие напряжения следует изменять для увеличения глубины обеднения в стоковой части затвора при сохранении глубины обеднения в истоковой части затвора.

7.Исследуйте, какие напряжения следует изменять для увеличения глубины обеднения в истоковой части затвора при сохранении глубины обеднения в стоковой части затвора.

8.Исследуйте влияние полескоростной характеристики на ВАХ и кру-

тизну.

9.Исследуйте влияния сопротивления стока и истока на характеристики

ПТШ.

1.5.Порядок выполнения работы

1. Запустите программу LabVIEW соответствующей иконкой в среде

Windows.

2.Загрузите файл с имитационной моделью: File → Open, далее выберите необходимый файл из каталога.

3.«Включите» устройство, выбрав из функционального меню иконку .

4.Установите необходимые входные параметры.

5.Пронаблюдайте, как изменение входных параметров влияет на выходные – ВАХ и крутизну ВАХ. Зарисуйте полученные графики, предварительно нажав кнопку Change на лицевой панели установки.

6.Установите новые входные параметры или измените часть прежних и запустите установку, снова нажав кнопку Change. Для зарисовки новых графиком также воспользуйтесь этой кнопкой.

7.«Выключите» установку, нажав кнопку ; после выполнения всех заданий выйдите из программы: File → Exit.

1.6.Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Описание исследуемого прибора и принципа его действие.

3.Основные положения имитационной модели.

4.Отчет о выполнении заданий, проиллюстрированный графиками (ВАХ, крутизна ВАХ), численными примерами (входные и выходные параметры модели). Поясните результаты полученные с помощью имитационной

модели, с точки зрения физики исследуемых процессов. 5. Выводы.

Защита лабораторной работы состоит в выполнении задания, аналогичного 1.4 (по указанию преподавателя) без использования имитационной модели и проведения подобного расчета. Обоснуйте свой ответ с точки зрения физики процесса, а затем проверьте правильность качественной оценки с помощью имитационной модели.

1.7.Контрольные вопросы

1.Какие преимущества и недостатки имеет GaAs по сравнению c Si как материал для интегральных схем.

2.Опишите основные элементы конструкции ПТШ на GaAs.

3.Какие основные приближения используются при анализе вольтамперных характеристик ПТШ?

4.Что такое напряжения отсечки в ПТШ? От чего оно зависит?

5.От чего зависит ток стока в ПТШ (ВАХ)?

6.Чем определяется крутизна характеристики ПТШ?

7.Как изменяется крутизна и ток стока при изменении концентрации носителей тока?

8.Как изменяется форма обедненной области под затвором при увеличении потенциала на стоке?

9.Как изменяется ток насыщения в случае учета ПСХ?

10.Как изменяется крутизна в случае учета ПСХ?

11.От чего зависит максимальная рабочая частота прибора? Чем ограничивается увеличения быстродействия на GaAs?

Лабораторная работа № 2

ПОЛЕВОЙ МДП-ТРАНЗИСТОР

2.1. Цель работы

Приобретение практических навыков качественного анализа основных функциональных зависимостей, описывающих физические процессы, протекающие в полевом МДП-транзисторе.

2.2 Основные положения

Полевой МДПТ – полупроводниковый прибор с тремя выводами: затвором, истоком, стоком и изолирующим диэлектрическим слоем между затвором и полупроводником (металл-диэлектрик-полупроводник – МДПструктура). В кремниевых МДПТ в качестве диэлектрика обычно используется диоксид кремния, поэтому кремниевые транзисторы называют МОП-транзисторами (металл- оксид-полупроводник – МОП-структура). Из них наибольшее распространение в Инте-

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_10_Эмиль Золя для эл версии
_11_А. Франс для эл версии
_2 тема-Дефекты (тезисы)