Порядок проведения расчетов

I. Для каждого из вариантов работы задаются параметры МДП структуры, необходимые для проведения расчетов (см. табл.4.1 - 4.3):

· полупроводниковый материал – германий, кремний и арсенид галлия;

· концентрации акцепторов в подложке в см^-2 ;

· длина и ширина канала в мкм;

· диэлектрическая проницаемость применяемого в МДП структуре изолятора, заметим, что тип выбранного изолятора не связан с технологией изготовления транзистора и рассматривается в качестве примера используемого материала при проведении расчетов.

II. По формуле (4.1) определяют пороговое значение поверхностного потенциала , соответствующее инверсии проводимости приповерхностного слоя полупроводника.

III. По формуле (4.2) определяют величину порогового напряжения на затворе, соответствующего формированию проводящего n- канала в полупроводниковой подложке.

IV. Для заданных параметров структуры по формулам (4.7) и (4.8) определяют удельную крутизну и крутизну стоко-затворной характеристики МДП транзистора при значении напряжения на затворе, соответствующем 1 В.

V. По формулам (4.3) и (4.4) производят расчет и построение зависимости тока в канале от напряжения на стоке при заданных напряжениях на затворе и значениях = 1В; 2В; 3В; 4В и 5В. Для каждого из значений производится расчет величин напряжения насыщения , позволяющего определить зависимости в крутой (4.3) и пологой (4.4) областях стоковой характеристики.

VI. По формулам (4.3) и (4.4) производят расчет и построение зависимости тока в канале от напряжения на затворе при заданных напряжениях на стоке 1В; 5В и 10В и вычисленных значениях .

VII. По формулам (4.9) определяют толщину обедненного слоя стокового перехода и составляется заключение о возможном влиянии эффекта модуляции длины канала на параметры и характеристики МДП транзистора. При этом необходимо оценить напряжение на стоке , при котором транзистор переходит в режим формирования короткого канала.

Таблица 4.1. Электрофизические параметры полупроводников,

используемых в расчетных МДП структурах

Параметр полупроводниковой структуры	Полупроводник
Si	Ge	GaAs
Диэлектрическая проницаемость , отн. ед.			10,9
Собственные концентрации электронов и дырок при 300 К и , см-3	2,5´1013	2´1010	8´106
Подвижность электронов , см2/c В
Подвижность дырок , см2/c В

Таблица 4.2. Диэлектрические свойства изоляторов,

используемых для расчета параметров и характеристик

МДП транзистров

Материал изолятора	Диэлектрическая проницаемость,
Окись кремния Электротехническая керамика Нитрид кремния Электроизоляционная пластмасса Электроизоляционное стекло Специальная керамика	7,5 9,5

Таблица 4.3. Исходные данные для проведения расчетов

№ вари-анта	Материал МДП структуры	Концентра-ция примеси в подложке, , 1015, см-3	Геометрические параметры структуры
Длина канала, , мкм	Ширина канала, , мкм	Толщина диэлектрика, , мкм
Подложка	,
	Si	4,0		1,0		0,02
	Si	4,0		0,4		0,03
	Si	4,0		0,6		0,04
	Si	4,0		0,8		0,05
	Si	5,5		1,0		0,02
	Ge	5,5		1,2		0,03
	Si	5,5		1,4		0,04
	Si	7,5		1,6		0,05
	Si	7,5		1,8		0,02
	Si	7,5		2,0		0,03
	Si	7,5		2,4		0,04
	Ge	5,5		2,8		0,05
	Si	7,5		3,0		0,02
	Ge	9,5		3,2		0,03
	Si	9,5		3,4		0,04
	Si	9,5		3,8		0,05
	Si			4,0		0,02
	Si			4,4		0,03
	Si	7,5		4,8		0,04
	Si	7,5		5,0		0,05
	Ge	9,5		5,2		0,02
	GaAs	9,5		5,4		0,03
	Ge			5,6		0,04
	Si	7,5		5,8		0,05
	Si	7,5		6,0		0,03

Контрольные вопросы

1. Объяснить механизм формирования проводящего канала в МДП-транзисторе.

2. Дать определение порогового потенциала на поверхности полупроводника и порогового напряжения в идеализированной МДП-структуре.

3. Представить основные методы улучшения параметров МДП-транзисторов.

4. Представить критерии длинного и короткого каналов в МДП-транзисторах.

5. Обосновать выбор материала и толщины слоя диэлектрика для обеспечения необходимых значений напряжения пробоя на затворе и крутизны стоко-затворной характеристики.

6. Пояснить эффект модуляции длины канала при изменении напряжения между стоком и истоком.

Рекомендуемая литература

1. Аваев Н.А., Шишкин Г.Г. Электронные приборы. Учебник для вузов.– Под ред. Г.Г. Шишкина. – М.: Издательство МАИ. 1996. 544 с.

2. Морозова И.Г. Физика электронных приборов: Учебник для вузов. – М.: Атомиздат. 1980. 392 с.

3. Шалимова К.В. Физика полупроводников. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат. 1985. 392 с.

Работа 5