1. | СВЧ диоды Шоттки | |
2. | Полевые транзисторы с затвором Шотки | |
3. | Полевые транзисторы с p-n переходом |
Рис. 21. Типы приборов на арсениде галлия.
КОНТАКТ ШОТТКИ: МЕТАЛЛ – n – ПОЛУПРОВОДНИК.
Рис. 22. Контакт Шоттки: зонные диаграммы.
Анод – металл, катод – n – полупроводник.
СТРУКТУРА ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА.
Рис. 23. Структура полевого транзистора на GaAs с затвором Шотки.
Зависимость тока стока IС от напряжений сток – исток UС и затвор – исток UЗ для малых напряжений UС.
- внутренняя проводимость.
- встроенный потенциал контакта Шоттки,
EC – дно зоны проводимости, EF – уровень Ферми.
С ростом UС обедненный слой со стороны стока расширяется и наступает отсечка канала, как в МДП транзисторах.
- напряжение отсечки
Рис. 24. Выходные характеристики полевого транзистора на GaAs с затвором Шотки.
,
обычно выполняется условие , тогда:
Основные параметры:
Взаимной проводимостью называется:
;
в линейном режиме взаимная проводимость равна:
|
|
в режиме насыщения
VОТС определяется экспериментально из характеристики IС НАС
Время пролета:
У барьера Шоттки есть только барьерная емкость [3]:
.
Если UОТС <0, при UЗ =0 через структуру течет ток IС - это нормально открытый транзистор (D – типа, работающий в режиме обеднения).
Если UОТС >0, при UЗ =0, IC =0 (т.е. ток через не течет): это нормально закрытый транзистор (E – типа, работающий в режиме обогащения).
У нормально открытого транзистора IC большой, следовательно большое быстродействие и мощность.
У нормально закрытого транзистора IC малый, следовательно низкая мощность и быстродействие.
Физические параметры арсенида галлия.
Относительная диэлектрическая проницаемость e GaAs=11 (e 0=8.85×10-14 Ф/см).
Ширина запрещенной зоны j З=1.40 эВ (В).
Подвижность электронов µn =8000…11000 см2/(В×с)
Собственная концентрация ni =1.5×106 см-3.
Барьер Шоттки (n-GaAs) f B=0.8 эВ (В).
Постоянная Ричардсона (n-GaAs):
низкая напряженность электрического поля A*=8.2 А/(см2×К2),
высокая напряженность электрического поля A*=144 А/(см2×К2).
Модели ПТШ, используемые в PSPICE.
В этих моделях зависимости тока стока от напряжений отличаются от рассмотренных выше:
Модель первого уровня (Level 1):
Модель второго уровня (Level 2):
Рис. 25. PSPICE – модель полевого транзистора на GaAs с затвором Шотки.
Описание ПТШ в PSPICE:
bxxx <drain node> <gate node> <source node> <model name>
.model <model name> gasfet(…)
Параметры GaAs ПТШ SPICE:
Level=1,2
VTO= напряжение отсечки, -2,5 В
BETA – крутизна,
Lambda – коэффициент наклона в пологой части, 1/В
Tau – время пролета, сек
Alpha – параметр напряжения насыщения, 1/В
|
|
RG, RD, RS – сопротивления, Ом
CGD, CGS, CDS – емкости затвор – сток, затвор – исток, сток – исток, Ф.
Параметры рассчитываются по следующим формулам:
.
- на сток и исток приходится по половине емкости диода Шотки, S – площадь металлического затвора.
- это – емкость плоского конденсатора, обкладками которого являются высоколегированные области стока и истока, а диэлектриком – низколегированная область канала.
- время пролета.