Курсовая работа: Расчет и проектирование МДП-транзистора

Токсические свойства арсенида галлия не были детально исследованы, но это вещество токсично и канцерогенно [9].

2.2    Основные параметры МДП-транзистора

Сox — удельная емкость подзатворного диэлектрика

IсID — ток стока

IзIG — ток затвора

IDS — ток канала исток-сток

R0 — омическое сопротивление

Ri — внутреннее сопротивление

S — крутизна характеристики

Uзи UGS — напряжение затвор-исток

Uси UDS — напряжение исток-сток

Uзс UDG — напряжение сток-затвор

UЗИ пор Uпор UGS(th) VT — пороговое напряжение

UЗИ отс Uотс UGS(off) — напряжение отсечки

Vox — падение напряжения на окисном слое

VТ — пороговое напряжение

VSS — напряжение, приложенное к подложке

μ — коэффициент усиления

2.3    Расчет параметров МДП-транзистора

Исходные данные для расчетов:

-  ширина п/п структуры                                               Zк=1500·10-4 см;

-  длина канала                                                     Lk=6·10 -4 см;

-  толщина оксидного слоя (изолятора затвора)          d=0,16·10-4 см ;

-  концентрация акцепторов в подложке             Na=6·1015 см -3 ;

-  поверхностная плотность зарядов                            Nпов=1,2·1011 см -2;

-  толщина истока                                                 hист=4·10-4 см;

-  длина истока                                                     lист=7·10-4 см;

-  толщина стока                                                   hcток=4·10-4 см;

-  длина стока                                                                lсток=7·10-4 см;

-  тепловое сопротивление корпуса                   Rt= 40 К/Вт         .

Рассчитаем напряжение смыкания, В:

                                     (2.1)

где q – заряд электрона, а j f = 0,38 В – потенциал уровня Ферми.

Найдем удельную емкость «затвор-канала», Ф:

                                                   (2.2)

где = 4 – диэлектрическая проницаемость диоксида кремния.

Ширина обедненного слоя в канале при Uзи =0 находится по формуле:

                                              (2.3)

Плотность заряда нескомпенсированных ионизированных атомов примеси в подложке, Кл/см2:

                                         (2.4)

Плотность заряда на границе диэлектрик-полупроводник, Кл/см2:

                                        (2.5)

Крутизна, А/В:

                     (2.6)

где =0,15 м2∙В-1∙с-1— подвижность электронов в канале.

Пороговое напряжение транзистора, В:

                      (2.7)

Коэффициент К:

                                 (2.8)

Паразитные емкости затвора, Ф:

  (2.9)

где Sз=Zk·Lk — площадь затвора.

Сопротивление стока и истока, Ом:

                                             (2.10)

где  — удельное сопротивление канала.

На рисунке 2.1 построено семейство передаточных характеристик транзистора для значений напряжения между стоком и истоком 1, 2, 4 В.

Рисунок 2.1 - Стоко-затворная характеристика полевого транзистора.

Семейство стоковых (выходных) характеристик МДП-транзистора с индуцированным каналом строим путём совмещения двух областей его ВАХ - триодной и области насыщения.

Рисунок 2.2 - Семействo выходных вольт-амперных характеристик полевого транзистора

В ходе данной курсовой работе:

         были рассмотрены свойства МДП-структури, а также типы и устройство полевых транзисторов;

         рассмотрены характеристики МДП-транзистора;

         определено влияние типа канала на вольт-амперные характеристики прибора;

         рассмотрены основны свойства и параметры полупроводника арсенида галлия;

         рассчитаны параметры и характеристики МДП-транзистора.

В результате расчетов параметров и характеристик полупроводниковых приборов были получены результаты, не противоречащие справочным данным.

Так же были получены значения основных параметров: пороговое напряжение , напряжение смыкания , сопротивление стока и истока rи=rс=42,07 Ом. В результате построений характеристик МДП-транзистора были получены типичные вольтамперные характеристики транзистора МДП-типа с индуцированным каналом n-типа.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Ніконова З.А., Небеснюк О.Ю. Твердотіла електроніка. Конспект лекцій для студентів напрямку «Електроніка» ЗДІА/ Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2002. - 99с.

2.  Твердотіла електроніка. Навчальний посібник до курсового проекту для студентів ЗДІА спеціальності «Фізична та біомедична електроніка» денної та заочної форм навчання /Укл: З.А. Ніконова, О.Ю. Небеснюк,, М.О. Літвіненко, Г.А. Слюсаревська. Запоріжжя, 2005. - 40с.

3.  Батушев В. А. Электронные приборы. – М. , “Высшая школа” 1980..

4.  Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника – М.: Высшая школа, 1991г. - 617с.

5.  Гуртов В. А. Твердотельная электроника: Учеб. пособие // В. А. Гуртов; ПетрГУ. – Петрозаводск, 2004. - 312 с.

6.  Городецкий Л. Ф. Полупроводниковые приборы // Л. Ф. Городецкий,А. Ф. Кравченко, М.: Высшая школа, 1967, - 348 с.

7.  Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники М.: Сов. радио, 1971 г. - 376 с.

8.  Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. М.: Высшая школа, 1987г. - 326 с.

9.  Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1983г. - 384 с.

10.  Жеребцов И.П. Основы электроники. - Энергоатомиздат, Ленинградское отд-ние, 1989г. - 352 с.

11.  Зи С. Физика полупроводниковых приборов: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 368 с.

12.  Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник. Под ред. Н. Н. Горюнова - М.: Энергоатомиздат, 1985г. - 204 с.

13.  Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы. М.: Высшая школа, 1987г. - 479 c.

14.  Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. - М.: Сов. радио, 1980г. - 424 с.

15.  Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. - М.: Энергоатомиздат, 1990г. - 376 с.

16.  Федотов Я. А. Основы физики полупроводниковых приборов. М., “Советское радио”, 1970г. - 392 с.

17.  Электроника: Энциклопедический словарь.//Гл. ред. В. Г. Колесников. М.: Советская энциклопедия, 1991. - 688 с.