Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (989591), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Гяааа б Напряжение насыщения У„» определяется соотношением 1 яа» «1 з~ + ~Ус (69) где 8', — электрическое поле, соответствующее началу насыщения дрейфовой скорости; Р, — последовательное паразитное сопротивление контактов. В идеальном стабилизаторе тока $"„» — — О, поэтому на практике стремятся по возможности уменьшать 1'„». Наклон вольт-амперной характеристики диода на участке стабилизации тока д» обусловлен двумя эффектами. Во-первых, дрейфовая скорость носителей тока на участке насыщения зависит (хотя и слабо) от величины электрического поля.
Второй причиной, обусловливающей положительпоед,, является инжекция носителей из контакта в канал. Она приводит к появлению тока, ограниченного пространственным зарядом в канале. Как показано в гл. 10, этот механизм характеризуется сопротивлением Ю26, о,.Л. Пробой диода обусловлен ударной ионизацией в канале. Напряжение пробоя определяется выражением 1~'В «~'~и Ю» (70) поскольку напряженность электрического поля линейно увеличивается по длине канала и достигает характерного поля ударной ионизации д' на положительном контакте.
Для германия Ж = 1,5 10' В/см, поэтому для прибора с длиной канала 3 мкм $'~ = 20 В. Экспериментальная вольт-амперная характеристика стабилизирующего диода с насыщением скорости приведена на рис. 30, б. Следует отметить, что диоды этого типа обладают большим быстродействием, чем аналогичные полевые диоды. Дело в том, что при одинаковом токе стабилизации 1, ширина обедненного слоя в диоде с насыщением скорости может быть существенно больше, чем в соответствующем полевом диоде, При этом шунтирующая емкость диода с насыщением скорости будет много меньше входной емкости аналогичного полевого диода. 6.5.2. Полевые транзисторы с Ч-канавками Полевой транзистор с Ъ'-канавками не является планарной структурой, причем именно эта «непланарность» используется для оптимизации характеристик приборов 140, 41). При этом достигаются большие значения крутизны и меньшие сопротивления в открытом состоянии, чем в аналогичных планарных транзисторных структурах.
Поперечное сечение одного из таких приборов показано на рис. 33, а. Здесь использовано три типа У-канавок: сравнительно мелкие (для стока и истока), средняя (для затвора) и глубокие (для изоляции отдельных приборов друг от друга). Эта структура сформирована на эп»»таксиальцом слое Лолееые транзисторы ч~,~~,е ~1 ( ~~, )~~и1 (71) где а, — расстояние от острия затворной Ч-канавки до р-подложки, Утт и У,т — концентрации легирующей примеси в и- канале и р-подложке, Л, — эффективная длина канала. Поскольку Мана тьиая б Рис.
ЗЗ. Полевой транзистор с Ч-канавкой в затворе (а) и полевой транзистор с т'-канавкой в канале (б) [411. и-кремния с ориентацией (100), выращенном на р-подложке. Ч-канавки создаются в процессе анизотропного травления. Стенка 'Ч-канавки составляет с горизонталью 54,7'Другая модификация полевого транзистора с Ч-канавками показана на рис. 33, б. Здесь Ч-канавка использована для сужения канала. Затвором служит высоколегированная р'-подложка, а контакты стока и истока содержат промежуточный эпитаксиальный п+-слой. При нулевом напряжении на стоке Ч,з (рис.
34, а) проводимость канала равна это Глава б б 1НиД к Рис. 34. Работа полевого транзистора с Ч-канавкой 141~, ю — прн У = о; б — н режиме насын1ення ~411, 4О Полевые транзисаоры длина 1., меньше ширины затворной У-канавки 1.,ров такой структуре больше, чем в обычном планарном полевом транзисторе с той же геометрией. Отметим, что в приборах с У-канавками отсечка канала в режиме насыщения происходит вблизи центра канала (рис. 34, б), а не у стока, как в обычном полевом транзисторе. Эффективная длина канала в режиме насыщения 1., также меньше шириныт~канавки ' 1..'~ Это обусловливает повышенную крутизну прибора ( 1/1,,).
6.5.3. Многоканальные полевые транзисторы Для повышения уровня переключаемых мощностей предложены и изучены так называемые многоканальные полевые транзисторы 142 — 44). Эти приборы фактически представляют собой несколько Контакт к Вдавал затвор И бб 4П б а г г я + к б г ю 1~~, В б Рнс, 35. Изометрическое изображение многоканального полевого транзистора (а) н экспериментальные вольт-амперные характеристики (б) прнбора с Уо = = 10'а см а 1451. -5' 0 -6 0 10 Л' Л' 10,Ю 00 Напряжение сгпака ),, в 10 0 10 г0 Ю Ю Ю и 10 00 Напряжеиие сгпака ~~, В Рнс. 36. Экспериментальные вольт-амперные характеристики многоканального полевого транзистора с Мо = 10т4 см а в линейном (а) и полулогарифмическом масштабе ф), На вставке показано поперечное сечение отдельной ячейки прибора [46).
77олевые вранаийпоры Рис. 37. Распределение потенциала между стоком и истоком вертикального полевого транзистора. При Уа = О канал перекрыт встроенным потенциалом. Поп~енциал (72) отдельных полевых транзисторов, соединенных параллельно (рис. 35, а), поэтому, как и следовало ожидать, их вольт-амперные характеристики подобны характеристикам обычного одноканального полевого транзистора (рис. 35, б).
Характерный уровень токов в этом случае значительно выше, чем для отдельного прибора 145). Однако в тех случаях, когда уровень легирования активной области достаточно низкий и канал уже при нулевом напряжении на затворе перекрыт встроенным потенциалом Уы, вольт-амперные характеристики отличаются от обычных 144). В качестве примера семейство таких триодноподобных характеристик (461 приведено на рис. 36, а.
На вставке показана структура прибора (вертикальный полевой транзистор) с уровнем легирования 1014 см ' и расстоянием между затворами 4 мкм. На рис. 36, б те же характеристики изображены в полулогарифмическом масштабе. Из графиков, построенных на рис. 36, а в линейном масштабе, следует, что при больших уровнях тока вольт-амперные характеристики прибора триодного типа, т. е. ток стока увеличивается линейно с напряжением стока 1~п.
При малых уровнях ток стока увеличивается с ростом напряжения $'т, экспоненциально (рис. 36, б). Причина такой экспоненциальной зависимости состоит в том, что в данном случае напряжение на стоке понижает энергетический барьер в канале, образовавшийся вследствие смыкания обедненных областей от обоих затворов (рис. 37). Очевидно, что такое понижение барьера ЛКа (Е,/1.,)/ЛКп, где Л$'~, — соответствующее изменение напряжения стока Ко. Поэтому ток прибора, определяемый надбарьерной термоэлектронной инжекцией, пропорционален !"лава 6 874 что и объясняет наблюдаемый экспоненциальный характер вольтамперных характеристик прибора в области малых токов (рис.
36, б). При больших токах плотность электронов в канале между затворами становится больше концентрации фиксированного заряда доноров, и в этом случае основную роль начинают играть ограничения тока пространственным зарядом подвижных носителей, что обусловливает примерно линейный характер вольтамперных характеристик прибора в этой области. ЛИТЕРАТУРА 1. Яюс1с!еу ЪЧ. А ()и!ро1аг Г!е1д-ЕИес1 Тгапз!я(ог, Ргос. 1КЕ, 40, !365 (1952). 2. Расеу б.
С., Ковв 1. М. (!и!ро!аг Г!е!8-ЕИес1 ТгапяЫог, Ргос. 1КЕ, 41, 970 (1953). 3. Расеу б. С., Кояз 1. М. ТЬе Не!8-ЕИес1 ТгапяЫог, Вен Буя!. Тесй. l., 34, 1149 (1955). 4. Меаг) С, А. БсЬо1йу Вагмег ба1е Г!е18-ЕИес1 ТгапзЫог, Ргос. 1ЕЕЕ, 54, 307 (1966).
5. Ноорег Ъч'. ЪЪ!., 1.еЬгег ЪЪ!. 1. Ап Ер!1ах!а! баАз Г1е!б-ЕИес1 Тгапв!з1ог, Ргос. 1ЕЕЕ, 55, 1237 (196?). 6. Напяег !. К. Залпе()оп Г!е18 ЕИес1 ТгапяЫогз, 1п Впгдег К. М., Ропочап К. Р., ЕсЬ., ГиЫагпеп1а! о1 бгИсоп 1п1едга1еб Реисе ТесЬпо!оду, Ъо1. 2, Ргеписе-НаИ, Епд1еччооб С1ИЬ, Х.,)., 1968, СЬар. 3. 7. Рпсе1 К. А, Напз Н. А., 81а1х Н. 5!арпа! ап8 Ь)о!зе Ргорегпез о! баАз М!сгоччаче Г!еЫ-ЕИес1 ТгапяЫогз, !и МагИп 1., Ес)., Ас1чапсея ш Е1ес1гошся апй Е1ес1гоп РЬуя!ся, Ъго1.
38, Асас1еппс, Х. У., 1975, р. 195. 8. 1.1есЫ1 С. А. М!сгоччаче Г1е!с1-ЕИес1 ТгапзЬ1огз — !976, !ЕЕЕ Тгапз. Мкговаое Тйеогу Тесь., МТТ-24, 279 (1976). 9. Вго1епшеЬ! К. К. Апа1уяЬ о! Г1еЫ-ЕИес1 ТгапяЫогя М(Ь АгЬ|1гагу СЬагде РЫПЬи1!оп, 1ЕЕЕ Тгапз. Е!ес!гоп Рес!сез, ЕР-!О, 31 (1963). 10. М!гЫ!еЬгоо1 К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
