Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Розрахунок униполярного транзистора





Скачати 17.53 Kb.
Дата конвертації01.02.2019
Розмір17.53 Kb.
Типреферат

зміст

Стор.

1 Принцип дії польового транзистора

2 Вольт-фарадні характеристика МОП-структури

3 Розрахунок стічних і стокозатворних характеристик

4 Визначення напруги насичення і напруги відсічення

5 Розрахунок крутизни стокозатворной характеристики і провідності каналу

6 Максимальна робоча частота транзистора


1 Принцип дії транзистора

У відсутності зсувів (U З = 0, U С = 0) приповерхневих шар напівпровідника зазвичай збагачений дірками через наявність пасток на кордоні кремній - оксид кремнію і наявності позитивних іонів в плівці діелектрика. Відповідно енергетичні зони викривлені вниз, і початковий поверхневий потенціал позитивний. У міру зростання позитивного напруги на затворі дірки відштовхуються від поверхні. При цьому енергетичні зони спочатку випрямляються, а потім викривляються вниз, тобто поверхневий потенціал робиться негативним.

Існує деяке порогове напруга, по перевищенні якого енергетичні зони викривляються настільки сильно, що в безпосередній близькості поверхневої області утворюється інверсний електричний сой, саме цей шар відіграє роль індукованого каналу.

1.1 Рівноважний стан

Малюнок 1.1 - Рівноважний стан

Оскільки U З = 0, то контактна різниця потенціалів між металом і напівпровідником дорівнює нулю, то енергетичні зони відображаються прямими лініями. У такому положенні рівень Фермі постійний при U З = 0, напівпровідник знаходиться в рівноважному стані, тобто pn = p i 2 і ток між металом і напівпровідником відсутня.

1.2 Режим збагачення (U З> 0)

Якщо U З> 0, то виникає поле спрямоване від напівпровідника до затвору. Це поле зміщує в кремнії основні носії (електрони) у напрямку до кордону розділу кремній - оксид кремнію. В результаті на кордоні виникає збагачений шар з надлишковою концентрацією електронів. Нижня межа зони провідності, власний рівень і верхня межа валентної зони згинаються вниз.

Малюнок 1.2 - Режим збагачення

1.3 Режим збіднення (U З <0)

Якщо U З <0, то виникає електричне поле спрямоване від затвора до підкладки. Це поле виштовхує електрони з кордону розділу Si - SiO 2 в глиб кристала оксиду кремнію. У безпосередній близькості виникає область збіднена електронами.

Малюнок 1.3 - Режим збіднення

1.4 Режим інверсії (U З << 0)

При подальшому збільшенні негативного напруги U З, збільшується поверхневий електричний потенціал U S. Дане явище є наслідком того що енергетичні рівні сильно згинаються вгору. Характерною особливістю режиму інверсії є, то що рівень Фермі і власний рівень пересікаются.

Малюнок 1.4 - Режим інверсії

1 інверсія;

2 нейтральна.

1.5 Режим сильної інверсії

Концентрація дірок в инверсной області більше або дорівнює концентрації електронів.

1.6 Режим плоских зон

Малюнок 1.5 - Режим плоских зон

1 - збагачений шар неосновними носіями при відсутності смещающих напруг згинає рівні вниз.


2 Вольт-фарадні характеристика МОП-структури

Питома ємність МОП-конденсатора описується виразом:

(2.1)

де:

(2.2)

(2.3)

- питома ємність, обумовлена ​​існуванням області просторового заряду.

(2.4)

- ємність обумовлена ​​оксидним шаром.

Еквівалентну схему МОП-структури можна представити у вигляді двох послідовно з'єднаних конденсатора:

Малюнок 2.1 - Еквівалентна схема МОП-структури

Таблиця 2.1 - Залежність ємності від напруги на затворі

U З [B]

З [Ф]

0.01

0.05

0.1

0.2

0.22

0.26

0.3

0.32

0.36

0.4

0.42

0.46

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

3.182e-5

Малюнок 2.2 - Графік залежності ємності від прикладеної напруги на затворі

Малюнок 2.3 - Відношення С / С 0 як функція напруги, прикладеного до затвора


3 Вольт-амперні характеристики

3.1 Стічні характеристики

Формула описує вольт-амперну характеристику має вигляд:

(3.1)

де

(3.2)

- порогове напруга

(3.3)

(3.4)

- напруга Фермі

(3.5)

- щільність заряду в збідненої області

Таблиця 3.1 - Таблиця значень струмів і напруг стокової характеристики

U C [B]

U З = 9

U З = 10

U З = 11

U З = 12

U З = 13

I C [A]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0.000

2.322e-3

4.334e-3

6.037e-3

7.431e-3

8.515e-3

9.290e-3

9.756e-3

9.913e-3

9.761e-3

9.299e-3

8.528e-3

7.448e-3

6.058e-3

4.359e-3

2.351e-3

3.399e-5

0.000

2.631e-3

4.952e-3

6.965e-3

8.668e-3

0.010

0.011

0.012

0.012

0.013

0.012

0.012

0.011

0.010

8.689e-3

6.990e-3

4.982e-3

0.000

2.940e-3

5.571e-3

7.892e-3

9.905e-3

0.012

0.013

0.014

0.015

0.015

0.015

0.015

0.015

0.014

0.013

0.012

9.930e-3

0.000

3.249e-3

6.189e-3

8.820e-3

0.011

0.013

0.015

0.016

0.017

0.018

0.019

0.019

0.019

0.018

0.017

0.016

0.015

0.000

3.559e-3

6.808e-3

9.748e-3

0.012

0.015

0.017

0.018

0.020

0.021

0.022

0.022

0.022

0.022

0.022

0.021

0.020

Малюнок 3.1 - Графік залежності струму стоку від функції напруги стоку при постійних значеннях напруги на затворі

3.2 Стоки-затворна характеристика

при U C = 4B

Таблиця 3.2 - Таблиця значень струмів і напруг стокозатворной характеристики

U З [B]

I C [A]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

3.703e-3

3.826e-3

3.950e-3

4.074e-3

4.197e-3

4.321e-3

4.445e-3

4.569e-3

4.692e-3

4.816e-3

Рисунок 3.2 - Графік залежності струму стоку від напруги на затворі


4 Напруження насичення і відсічення

Напруга відсічення описується виразом:

(4.1)

Напруга насичення описується формулою:

(4.2)

де:

(4.3)

- товщина збідненого шару.

Таблиця 4.1 - Таблиця даних напруги стоку і напруги насичення

U З

U НАС

U ВІД

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.92

1.59

2.45

3.50

4.730

6.14

7.7411

9.5

11.4890

13.63

15.973

0.2387

0.410

0.62

0.8911

1.2

1.55

1.9583

2.4063

2.9

3.4

4.0

Малюнок 4.1 - Графік залежності напруги насичення від напруги на затворі

Малюнок 4.2 - Графік залежності напруги відсічення від напруги на затворі
5 Крутизна стокозатворной характеристики і провідність каналу

5.1 Крутизна стокозатворной характеристики описується виразом:

(5.1)

де:

(5.2)

5.2 Провідність каналу:

(5.3)


6 Максимальна робоча частота транзистора

Максимальна робоча частота при певній напрузі стоку описується формулою:

(6.1)

Таблиця 6.1 - Таблиця значень частоти при фіксованій напрузі стоку

Uc

f max

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0.000

8.041e6

1.608e7

2.412e7

3.217e7

4.021e7

4.825e7

5.629e7

6.433e7

7.237e7

8.041e7

8.846e7

9.650e7

1.045e8

Малюнок 6.1 - Графік залежності частоти транзистора від напруги на стоці.


Список використаної літератури

1 Л. Росадо «Фізична Електроніка і МІКРОЕЛЕКТРОНІКА» М .- «Вища школа» 1991 - 351 с .: іл.

2 І.П. Степаненко «ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТРАНЗИСТОРОВ І ТРАНЗИСТОРНИХ СХЕМ», изд. 3-е, перераб. і доп. М., «Енергія», 1973. 608 с. з мул.


  • Таблиця 2.1 - Залежність ємності від напруги на затворі