Твердотельная электроника. Учебное пособие.
6.2. Характеристики МОП ПТ в области отсечки
Как следует из уравнения (6.9), по мере роста напряжения исток сток VDS в канале может наступить такой момент, когда произойдет смыкание канала, т.е. заряд электронов в канале в некоторой точке станет равным нулю. Это соответствует условию:
Поскольку максимальная величина напряжения V(y) реализуется на стоке, то смыкание канала, или отсечка, произойдет у стока. Напряжение стока VDS, необходимое для смыкания канала, называется напряжением отсечки VDS*. Величина напряжения отсечки определяется соотношением (6.11). На рисунке 6.4 показаны оба состояния - состояние плавного канала и отсеченного канала. С ростом напряжения стока VDS точка канала, соответствующая условию отсечки (6.11), сдвигается от стока к истоку. В первом приближении при этом на участке плавного канала от истока до точки отсечки падает одинаковое напряжение VDS* = VGS - VT, не зависящее от напряжения исток сток. Эффективная длина плавного канала L' от истока до точки отсечки слабо отличается от истинной длины канала L и обычно ΔL = L - L'. Это обуславливает в области отсечки в первом приближении ток стока IDS, не зависящий от напряжения стока VDS. Подставив значение напряжения отсечки VDS* из (6.11) в (6.10) вместо значения напряжения стока VDS, получаем для области отсечки выражение для тока стока:
Соотношение (6.12) представляет собой запись вольт-амперной характеристики МДП-транзистора в области отсечки. Зависимости тока стока IDS от напряжения на затворе VGS называются обычно переходными характеристиками (рис. 6.5), а зависимости тока стока IDS от напряжения на стоке VDS - проходными характеристиками транзистора.
При значительных величинах напряжения исток-сток и относительно коротких каналах (L = 10÷20 мкм) в области отсечки наблюдается эффект модуляции длины канала. При этом точка отсечки смещается к истоку и напряжение отсечки VDS* падает на меньшую длину L' канала. Это вызовет увеличение тока IDS канала. Величина напряжения ΔV, падающая на участке ΔL от стока отсечки, будет равна:
Рис. 6.4. Зависимость тока стока IDS от напряжения на стоке VDS для МОП ПТ при различных напряжениях на затворе. Пороговое напряжение VT = 0,1 В. Сплошная линия - расчет по (6.10) и (6.12), точки - экспериментальные результаты
Поскольку напряжение ΔV падает на обратносмещенном p-n+ переходе, его ширина ΔL будет равна:
Ток канала равен IDS0, когда напряжение исток-сток VDS = VDS* = VGS - VT равно напряжению отсечки и величина ΔL = 0. Обозначим IDS ток стока при большем напряжении стока: VDS > VDS*.
Тогда
Следовательно, ВAX МДП-транзистора с учетом модуляции длины канала примет следующий вид:
Рис. 6.5. Зависимость тока стока IDS от напряжения на затворе VGS в области плавного канала при VDS = 0,1 B - кривая 1; зависимость корня из тока стока IDS1/2 от напряжения на затворе в области отсечки - кривая 2
Эффект модуляции длины канала оказывает большое влияние на проходные характеристики МДП-транзистора с предельно малыми геометрическими размерами.
Copyright © 2003-2008 Авторы
Ваш комментарий к статье | ||||