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;
e=12,5-діалектрична проникливість кремнію;
e0= 8.85·10-6-діалектрична проникливість у вакумі;
mn=0,14(м2/В×с)-рухливість електронів;
mр=0,05(м2/В×с)-рухливість дірок;
ni=1.45·1016(м-3)-концентрація електронів у власному н/п в умовах термодинамічної рівноваги;
Vs=10·105 (м×с-1)-швидкість насичення;
Тt=300(K)-кімнатна температура;
k=1.38·10-23 (Дж×K-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.
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. ............
