Читать диплом по информатике, вычислительной технике, телекоммуникациям: "Разработка интегральной микросхемы истокового повторителя для слухового аппарата" Страница 5

(Назад) (Cкачать работу)

Дальнейшая минимизация размеров элементов микросхемы в таком топологическом варианте уже практически невозможна, как с точки зрения технологии присоединения выводов при сборке микросхемы, так и из-за неизбежного ухудшения параметров ПТУП и микросхемы в целом [3].

Обедненная

область

Затвор

p-типа

Затвор

p-типа

Канал

n-типа

Исток

Сток

Затвор

ПТУП – полупроводниковый прибор, принцип работы которого заключается в управлении тока электрическим полем. Структура полевого транзистора с n-каналом показана на рисунке 2 [4]. VDS – напряжение перехода затвор-сток, VGS – напряжение перехода затвор-исток, IS – ток истока, ID – ток стока, IG – ток затвора.

Она состоит из проводящего канала, который имеет два омических контакта, один из которых является истоком, а другой стоком, между которыми приложено напряжение сток-исток. Третий электрод, затвор, формирует область канала p-n-перехода. Таким образом, ПТУП – по существу резистор, управляемый напряжением, и его сопротивление изменяется с изменением ширины обедненной области, простирающейся внутрь канала.

Так как процессы проводимости преимущественно осуществляется одним типом носителей заряда, в отличие от биполярного транзистора (БТ), в котором используются оба типа носителей, ПТУП также называется униполярным транзистором.

Обозначения и полярности напряжений переходов для n-канального и p-канального ПТУП показаны на рисунке 3.V

DS

V

DS

D

S

G

G

D

S

V

GS

V

GS

а)б)

а) ПТУП с n-каналом. б) ПТУП с p-каналом.

Направление стрелки затвора ПТУП указывает направление протекания тока затвора, если переход затвора смещен в прямом направлении.

Таким образом, для n-канального ПТУП напряжение затвор-исток должно быть нулевым или отрицательным, а напряжение сток-исток положительным. P-канальный ПТУП требует противоположных полярностей напряжения.

Чтобы проанализировать физические принципы функционирования ПТУП, для полевого транзистора с n-каналом рассмотрим сначала очень малые напряжения сток-исток Vds (рисунок 2). В этом режиме смещение затвор-канал, а, следовательно, и ширина обедненной области у затвора одинаковы по всему каналу. Вид канала в разрезе показан на рисунке 4.

Канал

Рассмотрим одномерную структуру с длиной затвора L между областями истока и стока. Ширина Z перпендикулярна к плоскости бумаги (обычно Z > L), ток стока протекает вдоль направления y.

Также рассмотрим резкий асимметричный переход затвора с концентрацией акцепторов Na в p-области много большей, чем концентрация доноров Nd в канале, Na  Nd. Поэтому, обедненная область простирается, прежде всего, в n-канал. Расстояние между затвором p-типа и подложкой d, толщина обедненной области затвора в n-канале W, и толщина нейтральной части канала Xw. Для того чтобы сосредоточиться на роли затвора, предположим, что обедненная область перехода подложки простирается, прежде всего, в подложку, так что Xw ~ d – W,(1) что обычно

Похожие работы