Расчет полевого транзистора с изолированным затвором
Структура полевого транзистора с индуцированным каналом. Расчет потенциала Ферми и напряжения спрямления энергетических зон. Вычисление рабочей частоты. Построение статической передаточной характеристики и определение ее крутизны в области насыщения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.11.2021 |
| Размер файла | 722,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Расчет полевого транзистора с изолированным затвором
Технические требования
Полупроводник -- p-GaAs; материал затвора -- Au; подзатворный диэлектрик -- Si3N4.
Канал индуцированный n-типа электропроводности; толщина подзатворного диэлектрика d = 0,15 мкм, ширина канала Z = 400 мкм, длина канала L = 9 мкм.
Концентрация акцепторной примеси NА = 2 ? 1017 см?3, плотность поверхностных зарядов Nпов= 4 ? 1012 см?2, подвижность электронов в канале µn = 480 см2/B?с, относительная диэлектрическая проницаемость Si3N4 ед = 6,7; рабочая температура T = 300 K.
Расчет транзистора
Расчет транзистора предполагает определение порогового напряжения Uпор, емкости затвор-канал Cзк; построение статической передаточной характеристики и определение ее крутизны в области насыщения; построение семейства статических выходных характеристик; определение максимальной рабочей частоты fmax.
Структура транзистора представлена на рис. 2.14.
Рис. 1 - Структура МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа
Удельная емкость между затвором и подложкой определяется по формуле:
Находим равновесный удельный поверхностный заряд:
уs = qeNпов = 1,6 ? 10?19 ? 4 ? 1012 = 6,4 ? 10?7 Кл~см2.
Для расчета напряжения спрямления энергетических зон находим контактную разность потенциалов, равную разности термодинамических работ выхода металла затвора (золото ) и полупроводника (GaAs ) при наличии плоских (спрямленных) зон:
= 5 - 4,7 = 0,3 В.
Напряжение спрямления энергетических зон (напряжение на затворе, при котором приповерхностный слой полупроводниковой подложки находится в состоянии плоских зон):
Потенциал уровня Ферми относительно середины запрещенной зоны (потенциал Ферми) с учетом зависимости собственной концентрации носителей заряда от температуры:
Пороговое напряжение равно:
= 22,6 В.
Удельная крутизна:
k = ZмnCД/L
= = 0,843
Емкость затвор-канала рассчитывается по формуле:
=
= 14220 1,4 Ф
Крутизну МДП-транзистора в области насыщения определяем по формуле: полевой транзистор напряжение ферми
При
Максимальная рабочая частота определяется по формуле:
Статические вольт-амперные характеристики (рис. 2.15, 2.16) рассчитаем, используя соотношения
Таблица 1. Результаты расчета семейства передаточных характеристик.
|
Uзи, В |
Ic, мА |
Ic, мА |
Ic, мА |
|
|
Uси=0,5 В. |
Uси=2 В. |
Uси=6 В. |
||
|
23 |
0,063 |
0 |
0 |
|
|
23,6 |
0,316 |
0 |
0 |
|
|
24,6 |
0,738 |
1,686 |
0 |
|
|
25,6 |
1,159 |
3,372 |
0 |
|
|
27,6 |
2,002 |
6,744 |
9,96 |
|
|
30,6 |
3,266 |
11,802 |
25,29 |
|
|
34,6 |
4,952 |
18,546 |
45,522 |
|
|
38,6 |
6,638 |
25,29 |
65,754 |
|
|
42,6 |
8,324 |
32,034 |
85,986 |
Таблица 2. Результаты расчета семейства выходных характеристик.
|
Uси,В |
Ic, мА |
Ic, мА |
Ic, мА |
Ic, мА |
|
|
Uзи = 25,6 В. |
Uзи = 30,6 В. |
Uзи = 36,6 В. |
Uзи = 42,6 В. |
||
|
1 |
2,1075 |
6,3225 |
11,3805 |
16,4385 |
|
|
2 |
3,372 |
11,802 |
21,918 |
32,034 |
|
|
3 |
3,7935 |
16,4385 |
31,6125 |
46,7865 |
|
|
4 |
3,798 |
20,232 |
40,464 |
60,696 |
|
|
5 |
3,798 |
23,1825 |
48,4725 |
73,7625 |
|
|
6 |
3,798 |
25,29 |
55,638 |
85,986 |
|
|
7 |
3,798 |
26,5545 |
61,9605 |
97,3665 |
|
|
8 |
3,798 |
26,976 |
67,44 |
107,904 |
|
|
9 |
3,798 |
27,008 |
72,0765 |
117,5985 |
|
|
10 |
3,798 |
27,008 |
75,87 |
126,45 |
|
|
11 |
3,798 |
27,008 |
78,8205 |
134,4585 |
|
|
12 |
3,798 |
27,008 |
80,928 |
141,624 |
|
|
13 |
3,798 |
27,008 |
82,1925 |
147,9465 |
|
|
14 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
153,426 |
|
|
15 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
158,0625 |
|
|
16 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
161,856 |
|
|
17 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
164,8065 |
|
|
18 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
166,914 |
|
|
19 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
168,1785 |
|
|
20 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
168,6 |
|
|
21 |
3,798 |
27,008 |
82,614 |
168,8 |
Рис. 2. Семейство передаточных характеристик.
Рис. 3. Семейство выходных характеристик.
Выводы
При заданной плотности поверхностных зарядов Nпов= 4 ? 1012 см?2
Получаем большую величину напряжения спрямления зон:
и соответственно пороговое напряжение:
Список использованной литературы
1. Гуртов В.А. Твердотельная электроника: Учебное пособие -2-е изд., доп. Москва: Техносфера, 2005. - 408с. - ISBN 5-94836-060-1
2. Твердотельная электроника: учеб. пособие / Легостаев Н.С. , Троян П.Е, Четвергов К.В. - Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. И радиоэлектроники, 2007. - 566 с.
3. Легостаев Н.С. Твердотельная электроника: методические указания по изучению дисциплины / Н.С. Легостаев, К.В. Четвергов. -- Томск: Эль Контент, 2012. -- 52 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение удельной емкости между затвором и подложкой. Равновесный удельный поверхностный заряд. Напряжение спрямления энергетических зон. Потенциал уровня Ферми. Крутизна МДП-транзистора в области насыщения. Расчет максимальной рабочей частоты.
контрольная работа [716,5 K], добавлен 13.08.2013Исследование статических характеристик полевого МДП-транзистора с индуцированным каналом и определение его параметров. Снятие передаточной характеристики, семейства выходных характеристик. Определение крутизны транзистора, дифференциального сопротивления.
лабораторная работа [2,6 M], добавлен 21.07.2013Рассмотрение устройства и принципа работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа. Построение семейства входных и выходных характеристик полевого транзистора. Измерение сопротивления канала, напряжения отсечки и насыщения.
лабораторная работа [142,9 K], добавлен 29.04.2012Расчет основных электрических параметров полевого транзистора (сопротивление полностью открытого канала, напряжение отсечки, ёмкость затвора). Определение передаточной характеристики, связанных с нею параметров (начальный ток стока, напряжение насыщения).
реферат [574,2 K], добавлен 07.10.2011Применение полевых транзисторов в усилителях. Виды полевых транзисторов (с управляющим переходом и с изолированным затвором). Преимущества и недостатки полевых транзисторов. Строение полевого транзистора с изолированным затвором со встроенным каналом.
курсовая работа [867,1 K], добавлен 09.05.2014Конструкция интегральной микросхемы на транзисторах. Преобразование и обработка входного сигнала. Технические условия для интегральных микросхем р-канального полевого транзистора с изолированным затвором. Нанесение пленки алюминия и фотолитография.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 07.05.2013Устройство и принцип действия полевого транзистора. Статические характеристики. Полевые транзисторы с изолированным затвором. Схемы включения полевых транзисторов. Простейший усилительный каскад. Расчет электрических цепей с полевыми транзисторами.
лекция [682,2 K], добавлен 19.11.2008Устройство полевого транзистора: схемы включения и параметры. Эквивалентная схема, частотные и шумовые свойства. Устойчивость полевого транзистора при работе в диапазоне температур (тепловые параметры). Вольт-амперные характеристики транзистора.
реферат [174,3 K], добавлен 27.05.2012Построение и обоснование компьютерной модели поведения обедненной области пространственного заряда МДП-транзистора в зависимости от напряжения, приложенного к стоку. Изучение классификации и принципа действия полевых транзисторов с индуцированным каналом.
курсовая работа [737,3 K], добавлен 08.06.2011Класифікація та умовні позначення польових транзисторів. Конструкція пристроїв з ізольованим затвором. Схема МДН-транзистора з вбудованим або індукованим каналом. Розрахунок електричних параметрів і передаточних характеристик польового транзистора КП301.
контрольная работа [510,5 K], добавлен 16.12.2013
