Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом. Курсовая работа (т). Физика.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Упрощенная
структура МДП-транзистора с n-каналом, сформированного на подложке p-типа электропроводности,
показана на рисунке 1.
Транзистор
состоит из МДП-структуры, двух сильнолегированных областей противоположного типа
электропроводности по сравнению с электропроводностью подложки и электродов истока
и стока. При напряжении на затворе, превышающем пороговое напряжение ( ), в приповерхностной области полупроводника
под затвором образуется индуцированный электрическим полем затвора инверсный слой,
соединяющий области истока и стока. Если подано напряжение между стоком и истоком,
то по инверсному слою, как по каналу, движутся основные для канала носители заряда,
т.е. проходит ток стока.
I. Выбор длины канала и диэлектрика под затвором транзистора:
В качестве
диэлектрика для GaAs выбираем Si 3 N 4 , т.к. он обладает довольно высокой электрической прочностью,
а также образует сравнительно небольшую плотность поверхностных состояний.
б) определение
толщины диэлектрика под затвором:
Слой диэлектрика
под затвором желательно делать тоньше, чтобы уменьшить пороговое напряжение и повысить
крутизну передаточной характеристики. С учётом запаса прочности имеем выражение:
Минимальную
длину канала длинноканального транзистора можно определить из соотношения:
где - глубина залегания p-n-переходов истока
и стока, - толщина слоя диэлектрика под
затвором, и -
толщины p-n-переходов истока и стока, -
коэффициент ( мкм -1/3 ).
Толщину
p-n-переходов истока
и стока рассчитаем в приближении резкого несимметричного p-n-перехода:
Результаты
вычислений сведем в таблицу:
Данный
выбор концентраций обусловлен тем, что для вырождения полупроводника должны выполняться
условия см -3 и см -3 . С другой стороны при уменьшении
или при увеличении происходит резкое увеличение длины канала
(более 5 мкм). Поэтому и были выбраны такие значения концентраций. Глубина перехода
выбрана исходя из тех же соображений.
II. Выбор удельного сопротивления подложки:
Удельное
сопротивление полупроводника определяется концентрацией введенных в него примесей.
В нашем случае см -3 =>
Ом·см. Удельное сопротивление подложки
определяет ряд важных параметров
МДП-транзистора
(максимальное напряжение между стоком и истоком и пороговое напряжение).
Максимально
допустимое напряжение между стоком и истоком определяется минимальным из напряжений:
пробивным напряжением стокового перехода или напряжением смыкания областей объемного
заряда стокового и истокового переходов.
а) напряжение
смыкания стокового и истокового переходов:
Напряжение
смыкания стокового и истокового переходов для однородно легированной подложки можно
оценить, используя соотношение:
где - длина канала, которую принимаем равной
минимальной длине . Пример расчета:
Результаты
вычислений сведем в таблицу:
б) пробивное
напряжение стокового p-n-перехода:
Пробой
стокового p-n-перехода имеет лавинный характер и определяется по эмпирическому
соотношению:
намного
больше, чем напряжение смыкания p-n-переходов.
Скорректируем
значение пробивного напряжения, считая искривленные участки на краях маски цилиндрическими,
а на углах - сферическими:
Результаты
вычислений сведем в таблицу:
Рис.2.
Зависимость максимальных напряжений на стоке от концентрации примесей.
Исходя
из найденной ранее концентрации примесей см -3 ,
имеем наименьшее из полученных напряжений В,
что удовлетворяет условию задания ( В).
Пороговое
напряжение МДП-транзистора с индуцированным каналом - это такое напряжение на затворе
относительно истока, при котором в канале появляется заметный ток стока и выполняется
условие начала сильной инверсии, т.е. поверхностная концентрация неосновных носителей
заряда в полупроводнике под затвором становится равной концентрации примесей.
Пороговое
напряжение, когда исток закорочен с подложкой, можно рассчитать по формуле:
- эффективный
удельный поверхностный заряд в диэлектрике, -
удельный заряд ионизированных примесей в обедненной области подложки, - удельная емкость слоя диэлектрика единичной
площади под затвором, - контактная разность
потенциалов между электродом затвора и подложкой, -
потенциал, соответствующий положению уровня Ферми в подложке, отсчитываемый от середины
запрещенной зоны.
Заряд ионизированных
примесей определяется соотношением:
где - толщина обедненной области под инверсным
слоем при .
Контактная
разность потенциалов между электродом затвора и подложкой находится из соотношения:
В качестве
металла электрода была выбрана платина (Pt), т.к. она имеет наибольшую
работу выхода электронов, что увеличивает пороговое напряжение.
Результаты
вычислений сведем в таблицу:
В результате
расчетов было получено значение максимальное значение В при см -3 .
Для того, чтобы получить В, требуется
ввести новый технологический процесс, а именно имплантацию в приповерхностный слой
отрицательных ионов акцепторной примеси с зарядом Кл/см -2 ,
которая позволит увеличить пороговое напряжение.
В итоге
получаем следующие параметры:
Температурная
зависимость порогового напряжения:
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).
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.
Результаты
вычислений сведем в таблицу:
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.
где = 0,2 и = 0,6 -
подгоночные параметры.
Результаты
вычислений сведем в таблицу:
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:
Результаты
вычислений сведем в таблицы:т В
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.
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
Похожие работы на - Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом Курсовая работа (т). Физика.
Реферат по теме «Золотой век» Венецианской республики
Дипломная работа по теме Газообмен в легких. Диффузия. Парциальное давление газов
Понятие Признаки Государства Курсовая Работа
Эссе По Повести Олеся
Реферат: Служба внешней разведки Российской Федерации
Дипломная Работа На Тему Учет Незавершенного Производства
Курсовая работа по теме Решение задач механики с применением компьютерных технологий
Курсовая работа по теме Психология следственных действий
Курсовая работа по теме Анализ внутренней среды
Контрольная работа по теме Принципы и цели международного сотрудничества в области таможенного дела
Правовое Регулирование Игорного Бизнеса В России Курсовая
Реферат по теме Проблемы классификации документов
Формирование Портфеля Ценных Бумаг Курсовая
Доклад по теме Эстетика «Не-Х»
Ата Ана Эссе
Формы Физического Воспитания Реферат
Доклад по теме Братья Алопеусы
Дипломная работа по теме Институт страхования в России
Реферат по теме Роль казачьего движения в ходе Гражданской войны в оценке автора "Тихого Дона"
Реферат по теме Социальные перспективы занятости и пенсионного обеспечения
Реферат: theory of metal passivation
Похожие работы на - Исследование аудитории телеканалов Ариг Ус, БГТРК и их новостных программ
Похожие работы на - Разработка сайта для гостиничного комплекса ООО 'Бизон'