metod_15.03.04_atppp_ewb_2016 (1016587), страница 7
Текст из файла (страница 7)
На расстоянии, приблизительно равномполовине толщины канала, электропроводность становится собственной(беспримесной). Далее располагается участок, обедненный основными носителямизаряда, в котором существует область положительно заряженных ионов донорнойпримеси. Наличие обедненного участка обусловлено также отталкиваниемосновных носителей заряда от поверхности вглубь полупроводника.Таким образом, сток, исток и канал, представляющие собой рабочие областиМДП-транзистора, изолированы от подложки p—p-переходом. Очевидно, чтоширина p—n-перехода и ширина канала изменяется при подаче на подложкудополнительного напряжения, т.е.
током истока можно управлять не только путемизменения напряжения на затворе, но и за счет изменения напряжения на подложке.В этом случае управление МДП-транзистором аналогично полевому транзистору суправляющим р—n-переходом.Толщина инверсного слоя значительно меньше толщины обедненного слоя.Если последний составляет сотни или тысячи нанометров, то толщинаиндуцированного канала составляет всего 1...5 нм. Другими словами, дыркииндуцированного канала "прижаты" к поверхности полупроводника, поэтому30структура и свойства границы полупроводник-диэлектрик играют вМДП-транзисторах очень важную роль.Дырки, образующие канал, поступают в него не только из подложки n-типа,где их мало и генерируются они сравнительно медленно, но также из слоев р-типаистока и стока, где их концентрация практически не ограничена, а напряженностьполя вблизи этих электродов достаточно велика.В транзисторах со встроенным каналом ток в цепи стока будет протекать ипри нулевом напряжении на затворе.
Для его прекращения необходимо к затворуприложить положительное напряжение (при структуре с каналом р-типа), равноеили большее напряжения отсечки. При этом дырки из инверсного слоя будутпрактически полностью вытеснены вглубь полупроводника и канал исчезнет. Приприложении отрицательного напряжения канал расширяется и ток сноваувеличивается. Таким образом, МДП-транзисторы со встроенными каналамиработают в режимах как обеднения, так и обогащения.Какиполевыетранзисторысуправляющимp—n-переходом,МДП-транзисторы при малых напряжениях сток—исток ведут себя подобнолинейному сопротивлению.
При увеличении этого напряжения ширина каналауменьшается вследствие падения на нем напряжения и уменьшении напряженностиэлектрического поля. Особенно сильно это проявляется в той части канала, котораянаходится вблизи стока. Перепады напряжения, создаваемые током стока Id,приводят к неравномерному распределению смещения на затворе вдоль канала,причем оно уменьшается по мере приближения к стоку.Важным преимуществом МДП-транзисторов по сравнению с биполярнымиявляется малое падение напряжения на них при коммутации малых сигналов.
Так,если в биполярных транзисторах в режиме насыщения напряжениеколлектор-эмиттер принципиально не может быть меньше нескольких десятыхдолей вольт, то для МДП-транзисторов при малых токах стока это напряжение приработе транзистора в начальной области выходной ВАХ может быть сведено кничтожно малой величине.В библиотеке компонентов программы EWB МДП-транзисторы совстроенным каналом представлены двумя образцами: n-канальным p-канальным.Назначение параметров транзисторов следующее.Surface potential ph [PHI] -поверхностный потенциал, В.Bulk-threhold parametr g [GAMMA] - коэффициент влияния потенциалаподложки на пороговое напряжение, В1/2.Gate-bulk capacitance Cgb [CGB] - емкость между затвором и подложкой, Ф.Zero-bias bulk-drain junction capacitance Cbd [CBD] - емкость донной частиперехода сток-подложка при нулевом смещении, Ф.Zero-bias bulk-source junction capacitance Cbs [CBS] - емкость донной частиперехода исток-подложка при нулевом смещении, Ф.Bulk-junction potential рВ [РВ] - напряжение инверсии приповерхностногослоя подложки, В.LD — длина области боковой диффузии, м;RSH — удельное сопротивление диффузионных областей истока и стока, Ом;JS — плотность тока насыщения перехода сток (исток)-подложка, А/м2;CJ — удельная емкость донной части р—n-перехода сток (исток)-подложка31при нулевом смещении, Ф/м2;CJSW — удельная емкость боковой поверхности перехода сток(исток)-подложка, Ф/м;MJ — коэффициент плавности перехода подложка-сток (исток);CGSO — удельная емкость перекрытия затвор-исток (за счет боковойдиффузии), Ф/м;CGDO — удельная емкость перекрытия затвор-сток на длину канала (за счетбоковой диффузии), Ф/м;CGBO — удельная емкость перекрытия затвор-подложка (вследствие выходаобласти затвора за пределы канала), Ф/м;NSUB — уровень легирования подложки, 1/см3;NSS — плотность медленных поверхностных состояний на границе кремний— подзатворный оксид, 1/см2;ТОХ — толщина оксида, м;TPG — легирование затвора; +1 — примесью того же типа, как и дляподложки, -1 — примесью противоположного типа, 0 — металлом;UO — подвижность носителей тока в инверсном слое канала, см2/В/с;FC — коэффициент нелинейности барьерной емкости прямо смещенногоперехода подложки;Параметры KF, AF и TNOM уже неоднократно рассматривались ранее.4.10.
Операционные усилителиПервоначально операционные усилители (ОУ) применялись преимущественнов аналоговых вычислительных машинах для вычисления разнообразных математических функций. Однако в связи с возросшей доступностью ОУ область ихприменения существенно расширилась. Поэтому под ОУ принято понимать микросхему — усилитель постоянного тока, на базе которого создаются узлы аппаратуры,характеристики которых в большинстве случаев зависят только от свойств цепи обратной связи.Рассмотрим параметры отечественных и импортных ОУ.1. Коэффициент усиления напряжения Кu (Open-loop gain A [A]) —отношение выходного напряжения ко входному.
В общем случае коэффициентусиления ОУ, не охваченного обратной связью, может достигать несколькихмиллионов, однако с ростом частоты он уменьшается.2. Частота единичного усиления f1, Гц (Unity-gain bandwidth fu [FU]) —значение частоты входного сигнала, при котором коэффициент усиления ОУуменьшается до единицы. Этот параметр определяет максимально возможнуюполосу пропускания ОУ.3. Максимальное выходное напряжение +Uвых макс, В (Positive voltage swing,Vsw+ [VSW+]) и –Uвых макс, В (Negative voltage swing, Vsw- [VSW-]) —максимальное выходное напряжение положительной и отрицательной полярности,при котором нелинейные искажения пренебрежимо малы при рекомендуемойизготовителем схеме включения ОУ.
Это напряжение измеряется относительнонулевого потенциала при заданном сопротивлении нагрузки. При уменьшении этогосопротивления максимальное выходное напряжение уменьшается.324. Скорость нарастания выходного напряжения Vu вых, В/мкс (Slew rate SR[SR]) — отношение изменения выходного напряжения от 10 до 90% от своегономинального значения ко времени, за которое произошло это изменение. Этотпараметр характеризует скорость отклика ОУ, охваченного отрицательной обратнойсвязью, на ступенчатое изменение входного сигнала при усилении 1 или 10.
ОУ приVu вых = 15...150 В/мкс относятся к классу быстродействующих.5. Напряжение смещения нуля Uсм, В (Input offset voltage Vos [VOS]) —напряжение, которое нужно подать на вход ОУ, чтобы выходное напряжениеравнялось нулю. Эта величина определяется разбросом параметров компонентов,входящих в состав ОУ; для компенсации Uсм в большинстве ОУ имеютсяспециальные выводы для подключения цепей подстройки.6. Входные токи Iвх, A (Input bias current Ibs [IBS]) — токи, протекающиечерез входные зажимы ОУ; они обусловлены токами базы входных биполярныхтранзисторов или токами утечки затворов полевых транзисторов.
Входные токисоздают на внутреннем сопротивлении источника сигнала падение напряжения,которое вызывает появление напряжение на выходе при отсутствии на входевнешнего сигнала.7. Разность входных токов Iвх, A (Input offset current los [IOS]) — достигает10— 20% от Iвх, создает на входе ОУ разность потенциалов, приводящую ксмещению нуля на выходе.8. Коэффициент ослабления синфазного сигнала Кос сф, дБ (Common moderejection ratio CMMR [CMMR]) — отношение коэффициента усилениянапряжения, приложенного между входами ОУ, к коэффициенту усилениянапряжения, приложенного между общей шиной и каждым входом.9. Выходной ток короткого замыкания Iвых, A (Output short circuit current Isc[ISC]) — максимальное значение выходного тока ОУ, при котором гарантируетсяработоспособность прибора.10.
Input resistance Ri [RI], Ом — входное сопротивление.11. Output resistance Ro [RO], Ом — выходное сопротивление.12. Phase margin pm [PM] — запас по фазе на частоте единичного усиления вградусах; характеризует устойчивость ОУ.13. Compensation capacitance Сс [СС], Ф — емкость корректирующегоконденсатора, служит для обеспечения устойчивости ОУ при введении ООС. В ОУранних выпусков предусматривались специальные выводы для подключения такогоконденсатора, сейчас он в большинстве случаев реализуется на кристалле ОУ.14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
