Расчет полевого транзистора с изолированным затвором. Текст_КР2. Лиро в анным

Название	Лиро в анным
Анкор	Расчет полевого транзистора с изолированным затвором
Дата	30.05.2021
Размер	180.6 Kb.
Формат файла
Имя файла	Текст_КР2.docx
Тип	Документы #211564

Расчет полевого транзистора с изолированным затвором. (вар№52)
Техническиетребования: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^,^пл^о^тн^о^сть^по^в^ерхн^о^стных^{зарядов}^N_пов⁼⁴^⋅¹⁰¹²^см⁻²^,^п^о^движн^о^сть^э^ле^к^т^ронов^в^к^ан^а^ле^µn ⁼⁴⁸⁰^см²^/^B^⋅^с,^о^тн^о^{сительная}^ди^э^ле^к^т^рич^е^с^к^{ая проницаем}^о^стьSi3N4^ε_д⁼^6,^7;^раб^о^чая^темпер^а^т^ура^T⁼³⁰⁰^K^.

^Р^а^с^ч^е^т^{транзистора}^пр^е^дп^о^л^ага^е^т^опр^е^{деление}^поро^г^о^в^о^г^{о н}^а^пря^ж^ения^U_по_р^,

^ем^к^о^сти^з^а^т^в^ор-^к^ан^а^л^C_з_к^;^п^о^с^т^р^о^ение^с^т^а^тич^е^с^к^ой^пер^е^д^а^т^о^чной^х^ара^к^{теристики}

и определение ее крутизны в области насыщения; построение семейства статиче-

ских выходных характеристик; определение максимальной рабочей частоты f_ma_x.

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:
^σs ⁼^qe^Nпов ⁼^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 (потен-

циал Ферми) с учетом зависимости собственной концентрации носителей заряда от температуры:

Пороговое напряжение равно:

= 22,6 В.

Удельная крутизна:
k= ZμnCД/L =

= 0,843

Емкость затвор-канала рассчитывается по формуле:

= 14220

 1,4

Ф

Крутизну МДП-транзистора в области насыщения определяем по формуле:

При

Максимальная рабочая частота определяется по формуле:

Статические вольт - амперные характеристики (рис. 2.15, 2.16) рассчитаем, ис -

пользуя соотношения

Таблица 1. Результаты расчета семейства передаточных характеристик.

Uзи, В	Ic, мА	Ic, мА	Ic, мА
Uзи, В	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
Uси,В	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 пл}^о^тн^о^сти^по^в^ерхн^о^стных^{зарядов}^N_пов⁼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.