огої області розрахунок ВАХ проводиться наступним чином (малюнок 1.4):
розраховується ефективна довжина каналу з урахуванням насичення дрейфовой швидкості носіїв в каналі і модуляції довжини каналу
розраховується струм стоку з урахуванням попереднього пункту при
будується полога область ВАХ як лінія, що проходить через точки
Рис. 1.4 - Методика побудови ВАХ реального транзистора в пологій області
Обчислимо при зі співвідношення
. (1.12)
Ефективна довжина каналу:
, (1.13)
де ES=15 кВ/см - поле насичення швидкості електронів,
- (1.14)
товщина ОПЗ під стоком на кордоні з пологою областю,
- (1.15)
контактна різниця потенціалів стік-підкладка.
З (1.13), (1.14) і (1.15) знайдемо товщину ОПЗ під стоком:
см
Ефективна довжина каналу:
.
Струм стоку:
.
На малюнку 1.5 показані ВАХ транзистора в рамках ідеальної і реальної моделей при.
Рис. 1.5 - ВАХ ідеальної (а) і реальною (б) моделей при V gs=4 B, V bs=0 В.
Висновок : в результаті розрахунку була обчислена реальна ВАХ транзистора в відсутність напруги підкладка-витік.
2.5 Малосигнальная еквівалентна схема і її параметри
Малосигнальная еквівалентна схема МДП-транзистора наведена на малюнку 1.6.
Рис. 1.6 - малосигнальная еквівалентна схема МДП-транзистора
Опору між внутрішніми і зовнішніми вузлами:
§ RG - опір затвора;
§ RD - опір стоку;
§ RS - опір витоку;
§ RB - опір підкладки;
Ємності визначаються режимом роботи транзистора по постійному струму:
§ C GD - дифузійна ємність переходу затвор-стік;
§ CG - бар'єрна ємність затвора;
§ C bd - дифузійна ємність переходу підкладка-стік;
§ C bs - дифузійна ємність переходу підкладка-витік;
Інші позначення:
§ G - вихідна провідність,;- Вихідний опір
§ g SV gs - генератор струму; g b V bs - генератор струму; генератори моделюють ВАХ транзистора.
У даній схемі режим роботи транзистора (постійні складові напруг V gs, V ds, V bs і постійна складова струму I d) вважається заданим і досліджуються тільки малі змінні складові напруг і струмів (сигналів).
. 6 Факультативне завдання: розрахунок і коректування порогового напруги з урахуванням ефектів короткого і вузького каналу
З урахуванням ефекту короткого каналу зміна порогового напруги розраховується за формулою 1.16:
, (1.16)
,,
- товщина ОПЗ під затвором, витоком і стоком відповідно, xj - товщина n + -області, - контактна різниця потенціалів n + -область - p-підкладка.
Вважаємо випадок, коли,.
,
,
,
,
.
З урахуванням ефекту вузького каналу зміна порогового напруги розраховується за формулою 1.17:
, (1.17)
.
Висновок : з урахуванням ефектів короткого і вузького каналу отримаємо зміна порогового напруги.
2.7 Факультативне завдання: розрахунок реальної ВАХ, залежною від
Розрахунок реальної ВАХ при V BS=- 2В проводиться аналогічно §2.2.3. Результати розрахунку вихідний ВАХ розглянутого МДП-транзистора при V GS=4B, V DS=0-5В, V BS=- 2B в рамках моделі разом з даними малюнка 1.5 показані на малюнку 1.7.
Крута область ВАХ :
Коефіцієнт впливу підкладки:
Розрахунок проведемо для,:
;
напруга насичення
=2,15 В.
Струм насичення I DS визначається з виразу (1.10) при:
...
