|
, эВ |
, эВ |
, эВ |
, В |
, Кл/см2 |
, Кл/см2 |
, В |
|
4,07 |
5,307 |
5,3 |
-0,0072 |
5,68·10-8 |
9,6·10-8 |
4 |
Температурная зависимость порогового напряжения:
ККК
|
, см-3 |
, В |
, 10-8 Кл/см2 |
, В |
, В |
||||||||
|
1013 |
0 |
0,35 |
0,36 |
0 |
0,15 |
0,15 |
0,52 |
0,17 |
0,16 |
2,34 |
2,72 |
2,73 |
|
1014 |
0 |
0,41 |
0,42 |
0 |
0,50 |
0,51 |
0,52 |
0,11 |
0,099 |
2,34 |
2,85 |
2,86 |
|
1015 |
0 |
0,46 |
0,48 |
0 |
1,69 |
1,71 |
0,52 |
0,051 |
0,04 |
2,34 |
3,15 |
3,16 |
|
1016 |
0 |
0,52 |
0,53 |
0 |
5,68 |
5,75 |
0,52 |
-0,0072 |
-0,02 |
2,34 |
4,00 |
4,03 |
Рис.3. Температурная зависимость порогового напряжения.
Из приведенных расчетов видно, что концентрация примесей, а также количество вводимых ионов были выбраны правильно, что обеспечило требуемую величину порогового напряжения (4 В).
IV. Определение ширины канала:
Ширину канала в первом приближении можно определить из соотношения:
,
где - крутизна характеристики передачи, - заданный ток стока, - подвижность носителей заряда в канале при слабом электрическом поле.
Пример расчета:
мкм
Результаты вычислений сведем в таблицу:
|
, мкм |
, мА/В |
, Кл/см2 |
, В |
, Ф/см2 |
, см2/ (В·с) |
, мА |
, мкм |
|
4,29 |
1,2 |
5,68·10-8 |
0,52 |
5·10-8 |
700 |
40 |
9,41 |
Т.к. ширина канала по величине сравнима с длиной каналу (), то выбираем топологию транзистора с линейной конфигурацией областей истока, стока и затвора.
V. Расчет выходных статических характеристик МДП-транзистора:
Выходные статические характеристики представляют собой зависимости тока стока от напряжения на стоке при постоянных напряжениях на затворе:
,
где - критическая напряженность продольной составляющей электрического поля в канале.
На пологом участке вольт-амперной характеристики, т.е. при , воспользуемся следующей аппроксимацией:
,
где - ток стока при , - длина "перекрытой" части канала вблизи стока.
Расчет произведем по формуле:
где = 0,2 и = 0,6 - подгоночные параметры.
Пример расчета:
В
В
мкм
мА
Результаты вычислений сведем в таблицу:
|
, В |
, В |
, В |
, В |
, мА |
, В/см |
|
-0,108 |
20 |
10,35 |
4 |
4,58 |
40000 |
|
, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
||||||||
|
, мкм |
---- |
---- |
---- |
---- |
---- |
---- |
---- |
---- |
||||||||
|
, мА |
0 |
1,11 |
1,99 |
2,71 |
3,28 |
3,73 |
4,06 |
4,31 |
||||||||
|
, В |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||||||||
|
, мкм |
---- |
---- |
---- |
0,031 |
0,073 |
0,108 |
0,139 |
0,166 |
||||||||
|
, мА |
4,47 |
4,56 |
4,58 |
4,61 |
4,66 |
4,7 |
4,73 |
4,76 |
||||||||
Рис.4. Статические выходные характеристики транзистора.
Зависимость, построенная на данном графике, довольно точно характеризует практическую закономерность возрастания выходного тока при увеличении напряжения между стоком и истоком. Характерный рост тока происходит до В (В), после чего наступает насыщение, при котором ток стока слабо зависит от напряжения на стоке из-за отсечки канала.
VI. Расчет крутизны характеристики передачи:
Если напряжение на стоке меньше напряжения насыщения, то крутизна определяется соотношением:
При расчет крутизны характеристики передачи производим по приближенной формуле:
Пример расчета:
мА/В
Результаты вычислений сведем в таблицы:тВ
|
, В |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 …. 20 |
|
, мА/В |
0 |
0,076 |
0,15 |
0,23 |
0,3 |
В
|
, В |
0 |
1 |
2 |
10 |
11 …. 20 |
|
, мА/В |
0 |
0,076 |
0,15 |
0,76 |
0,79 |
В
|
, В |
0 |
1 |
2 |
16 |
17 …. 20 |
|
, мА/В |
0 |
0,076 |
0,15 |
1,2 |
1,24 |
Рис.5. Крутизна характеристики передачи транзистора.
Как видно из графика и расчетов, крутизна характеристики передачи, выбранная для расчета ширины канала (на графике обозначена мА/В), обеспечивается при В и В.
Выводы
В данной работе был произведен расчет основных параметров МДП-транзистора с индуцированным n-каналом, а также выбор и обоснование использования материалов и технологических методов его изготовления.
итоговые значения основных параметров: толщина диэлектрика под затвором нм, минимальная длина канала (критерий длинноканальности) мкм, концентрация примесей в подложке см-3, максимальное напряжение на стоке В, пороговое напряжение В, ширина канала мкм. По этим параметрам был произведен расчет выходной характеристики транзистора, выбор топологии и построение зависимости крутизны ВАХ от напряжений на стоке и затворе.
1. Топология транзистора 2. Поперечное сечение транзистора
Страницы: 1, 2
