Національний університет
“Львівська політехніка”
Курсова робота
З курсу: “Фізика польових напівпровідникових приладів і компонентів
інтегральних схем на основі МОН-структур”
на тему: “Розрахунок електричних параметрів і характеристик польового
транзистора з керуючим р-n-переходом”
Виконав:
Перегинець І.І.
Прийняв:
проф. Дружинін А.О.
Львів 2002
Завдання:
1. Принципова відмінність польових транзисторів від біполярних.
2. Намалювати сім’ю ВАХ і характеристик передачі.
3. Які фізичні фактори відповідають за нелінійність ВАХ.
4. Розрахувати опір ділянки кола стік-витік транзистора у відкритому
стані при концентрації донорів в каналі Nd, акцепторів в р області Na,
довжині каналу L, ширині-W і товщині-d.
5. Який з параметрів польового транзистора характеризує його
підсилювальну властивість в режимі малих сигналів? Визначити його
максимальну величину.
6. Від чого залежить ширина ОПЗ затворного р+-n-переходу. Оцінити цю
ширину.
7. Дати визначення й розрахувати напругу відсікання.
8. Чим зумовлена бар‘єрна ємність затворного р-n-переходу?
9. Розрахувати вхідну ємність р-n-переходу.
10. Які фізичні процеси обмежують діапазон робочих частот.
11. Розрахувати максимальну робочу частоту транзистора
12. Яку технологію можна використати при розробці транзистора.
Дані для розрахунку курсової роботи:
Nd=1·1021 (м-3)- концентрація донорів;
Na=2·1024 (м-3)-концентрація акцепторів;
L=15·10-6 (м)- довжина каналу;
W=300·10-6 (м)-ширина каналу;
d0=0,8·10-6 (м)- віддаль між металургійними межами;
=12,5-діалектрична проникливість кремнію;
0= 8.85·10-6-діалектрична проникливість у вакумі;
n=0,14(м2/Вс)-рухливість електронів;
р=0,05(м2/Вс)-рухливість дірок;
ni=1.45·1016(м-3)-концентрація електронів у власному н/п в умовах
термодинамічної рівноваги;
Vs=10·105 (мс-1)-швидкість насичення;
Тt=300(K)-кімнатна температура;
k=1.38·10-23 (ДжK-1)-константа Больцмана.
Вступ
Польові транзистори з керуючим р-n-переходом – уніполярні
напівпровідникові прилади, принцип дії яких заснований на дрейфі
основних носіїв заряду. Такі транзистори мають менший вхідний опір
порівняно з МДН-транзисторами, однак він є набагато більшим від вхідного
опору біполярного транзистора. Розрізняють польові транзистори з
керуючим р-n-переходом як прилади з каналом р- або n-типу провідності.
Польові транзистори з керуючим р-n-переходом перш за все
використовуються в підсилювальному режимі. Тут в багатьох випадках вони
мають переваги над МДН-транзисторами. Зокрема вжливою перевагою польових
транзисторів з керуючим р-n-переходом є малий рівень власних шумів і
висока стабільність параметрів в часі. Причиною цих переваг є те, що
канал в польових транзисторах з керуючим р-n-переходом відокремлений від
поверхні р-n- переходом. На межі каналу й ОПЗ відсутні поверхневі
дефекти, які зумовлюють як нестабільність параметрів, так і додаткові
шуми в МДН-транзисторах. Такі транзистори відзначаються високою
радіаційною стійкістю.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Рис. 1. Схематичне зображення польового
транзистора з керуючим p-n – переходом
1) Принципові відмінності польових транзисторів від біполярних
Основною відмінністю польових транзисторів від біполярних є те що
польові транзистори є уніполярними приладами,тобто в переносі заряду
бере участь лише один вид носіїв, тому відсутні процеси інжекції і
екстракції, що покращує їх частотні властивості.
В польвих транзисторах інформаційний сигнал (керуюча дія) задається
у вигляді напруги або електричного поля, а в біполярних керування
відбувається вхідним струмом.
Вхідний опір в уніполярних транзисторів значно більший, тому
досягається високий коефіцієнт підсилення за струмом.
Вихідний опір великий, але має певне значення, який зумовлиний
поверхневими втратами й модуляцією довжини каналу, а в біполярних
транзисторах модуляція ширини бази – ефект Ірлі.
2) При фіксованій напрузі зміщення на затворі струм в каналі
збільшується зі зростанням напруги на стоці доки при деякій порівняно
невеликій напрузі Uc =Ucнас не відбувається насичення струму. На ВАХ
необхідно розрізняти ділянку насичення та лінійну. Формули для
визначення ВАХ у лінійній ділянці:
в ділянці насичення:
На лінійній ділянці стум стоку пропорційний до Uc, а у ділянці насичення
стум стоку не залежить від напруги стоку. При підвищенні від‘ємної
напруги зміщення на затворі Uз струм насичення і напруга, що відповідає
початку насичення зменшуються. Це зумовлено зниженням початкової товщини
провідного каналу, що, в свою чергу призводить до більшого початкового
опору каналу транзистора. При значних напругах на стоці може виникнути
пробій р+-n-переходу затвора. Зворотня напруга на р+-n-переході затвора
змінюється вздовж каналу, досягаючи максимального значення в кінці
каналу біля стоку і дорівнює сумі напруг на стоці і на затворі. Отже,
пробій польового транзистора може відбуватися при різних напругах на
стоці залежно від напруги на затворі. Оскільки польові транзистори
виготовляють здебільшого на основі кремнію, пробій таких транзисторів,
як правило, має лавинний характер.
Статичні характеристики передачі: Іс=f(Uз) при Uc=const.
Струм стоку буде максимальним при Uз=0. Якщо напруга на затворі досягає
напруги відсікання, то канал повністю перекривається і струм у вхідному
колі спадає практично до нуёля. При зміні напруги на стоці зміщенням
передачі практично можна знехтувати у зв‘язку з малими змінами струму
стоку.
Характеристика передачі Ic(Uз)/Uc=const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3) ВАХ нелінійна через те, що міняється механізм проходження носіїв
через транзистор: дрейфовий в лінійній ділянці ВАХ, й переходить в
екстракційний на ділянці насичення.
4) Розрахунок опору каналу:
;
g0=(0,95·10-6 200·10-6 1.6·10-19 0.14 4·1021) / 12·10-6 =
14,186·10-3 (Ом -1)
g0- провідність каналу
R.k0=1/14,186·10-3 =70,49(Ом)
5) Підсилювальна характеристика транзистора:
Характеризується коєфіцієнтом підсилення за напругою відображає
вплив напруги стоку і затвору на струм стоку і визначається відношенням
приросту напруги стоку до напруги затвора :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Коефіцієнт підсилення за напругою дорівнює добутку крутості
характеристики на вихідний опір.
S=187,3·10-8 А/В=1.8мА/В
S-крутість характеристики
-контактна різниця потенціалів
фк=3,91*10-2
Ku=187,3·10-7/10-3 = 174.259·10-3
З характеристики крутості випливає, що для отримання вищих
значень крутості характеристики необхідно мати менше значення опору
каналу або більшу питому провідність вихідного матеріалу. В той же час
концентрація домішки в каналі повинна бути невеликою, щоб при підвищенні
зворотньої напруги на р-n-переході збіднений шар поширювався в бік
каналу. Отже, отримання вищих значень крутості характеристики необхідно
при виготовленні польового транзистора вибирати матеріал з вищою
рухливістю носіїв заряду. Також крутість характеристики залежить від
відношення ширини каналу W до його довжини. Тому відповідно для
отримання вищої крутості характеристики потрібно мати мале відношення
довжини каналу до його ширини, тобто короткий і широкий канал.
Максимальна крутість при Uz=0.
6) Ширина просторового заряду
dН=0.95*10-6(1-(0.1/115.7*10-3)1/2)=56.05*10-9 (м)
Ширина просторового заряду залежить від віддалі між
металургійними межами, від напруги на затворі й напруги відсічки.
7)Напруга відсікання
При деякому значенні напруги затвора Uz збіднена ділянка р+-n-
переходу займає весь канал d0- настає повне відсікання каналу. За
наступною формулою можем визначити напругу відсікання:
UBid=1.6·10-19 4·1021 (0,9510-6)2 / 8 8.85·10-12 12.5
=1,019·102 (В)
8)Бар’єрна ємність визначається як відношення приросту заряду
зумовлений зміною прикладеної напруги dU :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9)Польовий транзистор з керуючим р-n-переходом розглядаєм як різкий
несиметричний р+-n-перехід, для якого рахуєм барєрну ємність:
Сb= 38,52*10-15 (ф)
10) Обмеження діпазону робочих частот
Максимальна частота, на якій МДН-транзистор можна вважати
активним, визначається як частота на якій коефіцієнт підсилення за
потужністю Кр дорівнює одиниці. Для реальних транзисторів гранична
частота обмежується не вхідною ємністю, а часом прольоту електронів
через провідний канал.
11) Максимальна робоча частота транзистора
В ділянці насичення :
fi= 105/2*3.14*12*10-6= 1,32*109 (Гц)
При роботі на високих частотах необхідно мати малу ємність
затвору, малу довжину каналу і використовувати прилади з каналом n-типу
провідності, оскільки рухливість електранів є більшою, ніж рухливість
дірок.
12)Технологія розробки транзистора
В сучасній технології виготовлення напівпровідників легування є
одним з базових процесів виготовлення польових транзисторів з керуючим
р-n- переходом. Неуклінне збільшення швидкодії і степеня інтеграції
МДН-ІС, так і біполярних ІС досягається постійним зменшенням
геометричних розмірів структур за рахунок удосконалення методів
локальнаго легування .
Методи легування можна поділити на слідуючі групи: високотемпературна
дифузія; іонна імплантація; радіаційно- стимульована дифузія.
Для кожної групи характерно використання спеціалізованого технологічного
обладнання, забезпечуючого проведення процесу в строгоконтролюємому
режимі.
Високотемпературна дифузія. Методи дифузії являються основними і
найбільш розповсюдженими при легуванні напівпровідників.
Дифузія представляє собою обумовлений тепловим рухом переміщення в
напрямку зменшення їх концентрації.
При дифузії в кристал розрізняють переміщення атомів даного твердого
тіла. Швидкість дифузії залежить від градієнта концентрації атомів.
Радіаційно-стимульована дифузія. Цей метод дифузії оснований на введенні
домішок в результаті бомбардування напівпровідникового кристалу легкими
іонами з енергією, достатньою для зміщення атомів підкладки в міжвузля.
Висновок
В цій курсовій роботі я дослідив ВАХ польового транзистора з керуючим
р-n- переходом, розрахував опір каналу, що становить R.k0=70,49 (Ом),
ширину ОПЗ dn=56.05*10-9 (м), напругу відсікання UBid= 101,9 (B),
бар’єрну ємність Сb = 38,52*10-15 (ф), максимальну робочу частоту
транзистора fi=1,32·109 (Гц).
Література
1. Дружинін А.О. “Твердотільна електроніка. Фізичні основи і властивості
напівпровідникових приладів”, 2001р., Львів, 223 ст.
2. Дулін В. Н.”Электронные приборы”,1997р.,Москва «Энергия»,344 ст.
3. Пасинков В.В. “Полупроводниковые приборы”, підручник, 1987р., Москва
“Высшая школа”,301ст.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
