Материал: UnEncrypted

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

максимальну товщину збідненої області, ємність, обумовлену діелектриком, заряд в збідненій області (QS =QB ), порогову напругу, мінімальну ємність, а

також порогову напругу з врахуванням впливу напруги плоских зон. А.4.1.4 а) визначити порогову напругу МОН-транзистора з каналом р-

типу і орієнтацією меж поділу (111). Транзистор має алюмінієвий затвор, товщину оксидного шару 120нм, концентрацію легуючих домішок у підкладці Nd 2 = 3 1015 см−3 . Попередня концентрація Nd1 =1015 см−3 . Зі

зростанням концентрації змінюється рівень Фермі WF, тому що

WF1 −Wi = kT ln	Nd1

	n
	i	eUF	=WF −Wi .
	Nd 2	eUF	=WF −Wi .
WF −Wi = kT ln			2


2	n
2	i
	i

Це приводить до того, що змінюється величина Фмн = −0,3 +UF . При орієнтації (111) поверхнева густина заряду, що локалізований на межі напівпровідник-оксид, QSS = 5 1011 е =8 10−8 Кл/ см2 . Вважається, що

пі =1, 4 1010 см−3 ;

б) виконайте попередню вправу для МОН-транзистора з каналом п- типу, орієнтацією межі поділу (100) і товщиною оксидного шару 1017 нм при двох значеннях концентрації легуючої домішки: 5·1015см-3 і 1016см-3 . Який режим роботи транзистора в кожному з цих випадків? Внесіть поправку в значення Фмн, яка виникає внаслідок того, що концентрація носіїв у канал

змінюється	від	рівня	Na1 = 5 1014 см−3 до		рівня	Na2 =1016 см−3 :
Фмн1 =Фмн +UF	= −0,9 +UТ ln		Na	, де Na =1015 см−3 .

			Na1
А.4.1.5	Польовий МОП-транзистор з каналом р-типу працює в режимі
збагачення і має такі параметри: b =ω =50мкм;					l =5мкм,	x0К = 0,1мкм;
Uпор −1В ; ε0К = 4 ;		μр =190см2 В−1с−1 : а) визначити струм Іс, опір каналу

rc = 1 і крутизну S, якщо прилад працює в лінійному режимі при напругах qc

UЗ = 3В і UС = −0,1В. б) визначити значення Іс нас та Sнас, вважаючи, що транзистор працює при напругах U З = −4В і UС = −5В.

А.4.1.6 Польовий транзистор з керуючим р-п-переходом і каналом п-

типу має	такі параметри: Nd = 4 1015 см−3 ;	Na = Nd = 4 1015 см−3 4 1018 см−3 ;
a =1мкм;	l =10мкм; b = 400мкм. Визначити:	а) товщину каналу (2a −2h) в

тих випадках, коли заземленим електродом буде сток, витік або затвор; б) опір каналу у випадках, вказаних в п. а); в) напругу відсікання Uвідс; г) напругу насичення Uс нас при заземленому витоці та напрузі U З = −1В;

185

д) струм насичення Іс.нас при UЗ = −1В і

UС

= 3В . Вихідні дані: εн =12 ;

μп =1350см2 В−1с−1 .

А.4.2 Розв'язування

А.4.2.1 а) Uпз

= −2,3В =Фмн −

QSS

; QSS

= C0 (Фмн +2,3);

ε0ε0К

= 8,85 10−4 4 = 3,54 10−8Ф/ см2

; еФ

= еФ

−еФ

;

10−5

мн

м0

н0

0К

еФмн =3, 2 −(3, 25 +0,55 +UF )= −0,6 −UF ;

UF =UТ ln

=0, 26ln 1015 10 = 0, 29В ; Фмн = −0,6 −0,26 = −0,89В;

1,5 10

QSS

= C0 (0,89 + 2,3)= 3,54 10−8 3,19 =11, 29 10−8 Кл/ см2 .

б)

QВ = C0 (Фмн −Uт'

)= 3,54 10−8 (0,89 +1,3)= 7,75 10−8 Кл/ см2 ;

Qп = QSS −QВ = 3,54 10−8 Кл/ см2 .

А.4.2.2 а) Uпор = 2UF

−

QВ

;

0К

8,85 10−4 4

= 3,54 10−8Ф/ см2 ;

−5

0К

USi

=Un

= 2UF =UT ln

= 0,672В;

пі

QВ = −(4ε0εнNaUF )1/ 2 = −4, 72 10−8 Кл/ см2 ;

Uпор

= 0,672 +

4,72 10−8

= 2,01В.

3,54

−8

При

U з

< 2В <Uпор

МОН-конденсатор працює в режимі збіднення.

Питома ємність:

C =

3,54 10−8

=1,77 10−8Ф/ см2

;

2C02Uз

1/ 2

2 (3,54 10−8 2)

1/ 2

1,6 10−19 10−16 8,85 10−14 12

eNaε0εн

б) при Uз = +20В і досить низькій частоті f

=1Гц,С = 3,54 10−8 Ф/ см2 ;

в) якщо Uз

= +20В

і частота f =1МГц , то питома ємність дорівнює

ємності при пороговій напрузі:

186

C = Спор

3,54 10−8

=1,76 10

−8

Ф/ см

2 (3,54 10

−8

)

2,01

1/ 2

1,6 10−19 10−16 8,85 10−14 12

А.4.2.3 UF =UT

= 0, 26ln

= 0, 29В

пі

1,5 10

ωmax

= 2

ε U

1/ 2

8,85 10−14 12 0, 29

1/ 2

= 0,87мкм ;

1, 6 10

−19

eNa

0К

8,85 10−4 4

=3,54 10−8Ф/ см2 ;

10−5

0К

QВ = QS

= −qNaωmax

= −1,6 10−19 1015 0,87 10−4 =1,39 10−8 Кл/ см2 ;

= 2U

−

= 2 0, 29 +

1,39 10−8

= 0,98В.

пор

3, 45 10−8

При такій пороговій напрузі

С = С

8,85 10−14 12

=1, 2

10−8Ф/ см2 ;

0,87 10−4

ωmax

Сmin

C0 СS

3, 45 1, 2

10−8 = 0,86 10−8Ф/ см2 ;

3, 45 +1, 2

C0 +СS

=Ф

+2U

= −0,9 +0,576 −

5 1011 1,6 1019 −1,39 10−8

−

3, 45 10−8

пор

мн

= −2, 24В.

Nd 2

А.4.2.4 а)

eUF =WF2

−WF1

= kT ln

= 0,026 ln

3 10

= 0,03еВ.

Nd1

= 0,03В .

При х0К =120нм питома ємність

0К

8,85 10−14 4

= 2,84 10−8Ф/ см2 ;

−5

0К

Uп

=US

= −2UF

= −2UT ln

= −2 0, 026 ln

3 10

= −0, 64В ;

1, 4 10

QВ = (2ε0εнеNd 2

2UF

)1/ 2

= (2 8,85 10−14 12 1,6 10−19 3 1015 2 0,64)1/ 2 =

= 2,55 10−8 Кл/ см2 ;

=Ф

−

= −0, 27

5 1011 1,6 10−19

−0,64 −

3,61 10−8

2,84 10−8

пор

мн

0К

= −5В;

187

б) C0 = 3,85 8,85 10−4

= 3, 41 10−8Ф/ см2 ;

10 10−6

1011

1, 6 10−19

= 0, 47В. При Nа1 = 5 1014 см−3 .

3, 41 10

−8

Nа2

Фмн1

=Фмн

+UT ln

= −0,9 +0,026ln

= −0,88В.

Nа1

5 10

Uп1

= 2UF1

= 2UТ ln

Na1

5 1014

= 0,55В;

= 2 0,026 ln

пі

1, 4 101

QВ

(2 1,6 10−19 8,85 10−14 12 5 1014

0,55)1/ 2

= 0, 28В;

3, 41 10−8

Uпор

= −0,8 −0, 47 +0,55 +0, 28 = −0,52В . При Na 2 =1015 см−3 ;

1015

1016

Фмн2

= −0,9 +0,026 ln

= −0,96В; Uп2 = 2 0,026 ln

= 0,7В.

1, 4 10

QВ

(2 1,6 10−19

8,85 10−14 12 1016 0,7)1/ 2

= −1, 43В;

3, 41 10−8

Uпор

= −0,96 −0, 47 +0, 7 +1, 43 = 0, 7В.

Таким

чином

Uпор1 < 0 , тобто

МОН-структура з каналом п-типу перебуває в режимі збагачення і проводить струм при напрузі UЗ = 0 . В той же час Uпор2 > 0 при цьому МОН-структура перебуває в режимі збіднення і проводить струм лише у випадку, коли UЗ > 0,7В.

А.4.2.5 а) Іс =

μpC0 (UЗ −Uпор )UС −

=10 190 3.54 10−8 (−3 +1) (−0,1)−0,5 0, 01 13,12мкА;

μpC0

UЗ −Uпор −UС

=10 190 3,54 10−8

−3 −(−1)−(−0,1)

=1, 28 10−4 см; rc =

= 7,825кОм;

μpC0 (UЗ −Uпор )2 = 0,303мА;

S =

μpC0

UС

=10 190 3,54 10−8 0,1 = 6, 73мкА/ В.

(UЗ −Uпор )2 = 0,303мА

б)

Іс нас

μpC0

Sнас =

μpC0

UЗ −Uпор

= 0, 202мА/ В.

188

Nа Nd

4 1015 1018

А.4.2.6 a) U0 =UT

0,026ln

= 0,793В

;

п2

2, 25 1020

2ε

ε U

1/ 2

2 8,85 10−14 12 0, 793

1/ 2

h =

= 0,513мкм.

еNd

1, 6 10

−19

4 10

Товщина каналу 2а−2h = 0,974мкм.

б)

10−3

= 297

Ом;

eμn Nd b (2а−2h)

1,6 10

−19

0,974

−4

1350 4 10

в)

Uвідс = −

еNd (

2а)2

−U0 = 3, 01+0, 793 = −2, 22В;

8ε0εн

еN

(2а)2

= 3, 01−0, 793 −1 =1, 217В;

г)

Uс нас

−U0 +UЗ

8ε0ε

G0 =

beμn Nd (2а)

−19

−4

= 6,91мСм ;

д)

40 1, 6 10

1350

4 10 2

1 = 6,94мА;

ІС

= −

(Uвідс −U0 ) G0

= −6,91 10−3 (−3,01)

UЗ +U0

3/ 2

−31,793 +2

1,793

3/ 2

Іс нас

= ІС 1

−3

6,94 1

3,01

відс

= 0,92мА.

А.4.3 Задачі

А.4.3.1 а) Знайти вирази для заряду QВ , що пов'язаний зі збідненою областю поверхневого потенціалу US і напруженості електричного поля на

поверхні Е(х = 0) як функції концентрації акцепторної домішки в режимі

сильної інверсії; б) зобразити графічно залежності, отримані в п. а), при зміні концентрації акцепторних атомів від 1014 до 1017см-3. Вважати, що

пі =1,5 1010 см−3 .

А.4.3.2 Існує деяка МОН-структура типу Al-SiO2-Si з підкладкою р- типу. Визначити густину заряду QВ , якщо відомо, що напруга Фермі складає UF = 0, 25В, а концентрація пі =1,5 1010 см−3 .

А.4.3.3 Ідеальна МОН-структура має підкладку з кремнію р-типу з концентрацією Na =1015 см−3 . Товщина оксидного шару х0к = 0, 2мкм , затвор із алюмінію. Коли затвору надають деякий заряд, на поверхні кремнію виникає збіднена зона товщиною ω=0,65мкм. Внаслідок ефекту збіднення на поверхні утворюється електричне поле напруженістю

Е =104 В/ см. Власна концентрація пі =1010 см−3 . Визначити: а) потенціал поверхні; б) напругу між затвором і "землею" (корпусом). Про що свідчить знак цієї напруги?

189

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
_11_А. Франс для эл версии
_3 тема - Диффузия
_Антонян Ю.М., Психология преступника и расследования преступлений