Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Топ:
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Интересное:
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Дисциплины:
2024-02-15 | 71 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Содержание книги
Поиск на нашем сайте
|
|
Лекция 3 Вольтамперные характеристики МОПТ
План лекции
Подпороговый размах напряжения
Статические подпороговые токи утечки
Влияние обратного смещения на подложке
Приближение плавного канала
3.5. Плотность электронов вдоль канала при VDS >0
Простейшая модель ВАХ МОПТ
Насыщение скорости носителей в канале
Механизмы насыщения тока канала
ВАХ МОП-транзистора с учетом насыщения дрейфовой скорости
Литература
Подпороговый размах напряжения
Подпороговый ток МОПТ практически не зависит от напряжения на стоке, поскольку почти целиком состоит из диффузионной компоненты. С учетом зависимости (2.4.3)[1] концентрации носителей в канале МОПТ от поверхностного потенциала в подпороговой области ( ) имеем:
. (3.1.1)
Как следует из формулы (2.7.4)[2], в подпороговой области .
Тогда из формулы (2.8.4) имеем: (3.1.2)
Для малых приращений и можно записать: или
. (3.1.2а)
Учитывая, что напряжению VG соответствует поверхностный потенциал и, вспоминая, что пороговому напряжению VT и напряжению середины зоны (напряжению инверсии) соответствуют значения поверхностных потенциалов и , соответственно, следуя (3.1.2а), можно записать приближенные равенства:
. (3.1.3)
Используя (3.1.3) и (2.4.3), получаем плотность заряда в инверсионном слое как функцию затворного напряжения
. (3.1.4)
Это выражение справедливо только в подпороговой области, когда VG < VT , то есть при .
Используя (3.1.1) и (3.1.4), получаем выражение для подпорогового тока
, (3.1.5)
|
где − ток стока при напряжении VG, равном пороговому напряжению.
Экспериментальная зависимость логарифма тока от напряжения на затворе в подпороговой области близка к прямой линии (рис. 3.1).
|
Для характеристики наклона зависимости логарифма тока от напряжения на затворе вводится параметр – S -фактор, или подпороговый размах, который определяет насколько нужно изменить напряжение на затворе для изменения тока на декаду (изменение тока на порядок величины):
(3.1.6)
Учитывая соотношение (2.4.3), в подпороговой области ( ) имеем:
, (3.1.7)
и, вспоминая обозначение (3.1.2) для фактора неидеальности m, имеющего смысл безразмерного отношения скоростей изменения затворного напряжения и поверхностного потенциала, получаем выражение для размаха напряжения на декаду тока:
. (3.1.8)
Эта величина характеризует возможность быстрого открывания или закрывания транзистора, а также определяет динамическое энергопотребление. Поэтому, чем меньше подпороговый размах, тем лучше. Минимально возможное значение фактора неидеальности m ~ 1, что соответствует минимально возможному (идеальному) значению размаха
. (3.1.9)
В коммерческих МОПТ обычно выполняется условие , и фактор неидеальности находится в диапазоне m ~ 1,1….1,6, что соответствует S ~ 70...100 мВ/декаду.
Статические подпороговые токи утечки
Нежелательный ток между стоком и истоком в закрытом МОПТ IOFF (подпороговый ток утечки) является одной из главных проблем наноэлектронных приборов. В соответствии с (3.1.5) и (3.1.8) при можно записать:
. (3.2.1)
В современных интегральных транзисторах токи утечки лежат в пределах
10-11... 10-8 А/мкм (на единицу ширины канала).
Согласно принципам масштабирования, пороговое напряжение должно уменьшаться в той же мере, что и напряжение питания. В то же время для достижения хороших функциональных характеристик по быстродействию напряжение питания Vdd должно быть в 3-4 раза больше, чем пороговое напряжение Vt .
|
Здесь мы сталкиваемся с двумя противоречивыми следствиями снижения порогового напряжения. С одной стороны, низкое значение порога способствует увеличению крутизны и быстродействия (увеличивается овердрайв). С другой стороны, уменьшение Vt приводит к увеличению статических токов утечки. По этой причине пороговое напряжение нельзя делать очень маленьким. Для обеспечения минимально необходимой величины отношения токов транзистора в открытом и закрытом состоянии (динамического диапазона) в 3...4 декады ( ) требуется пороговое напряжение, по меньшей мере, 0,2...0,3В.
|
|
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!