- •Курсовая работа по дисциплине: «Твердотельная электроника»
- •Новосибирский государственный технический университет пояснительная записка
- •Теоретические сведения: Структура и принцип действия
- •Различия полевых транзисторов и биполярных.
- •Статические характеристики
- •Исходные данные:
- •Список констант:
- •Расчет транзистора:
- •Семейство выходных характеристик:
- •Список литературы
- •Пасынков в.В. , Чиркин л.К. Полупроводниковые приборы. – м.: Лань, 2002
Министерство образования Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра ПП и МЭ
Курсовая работа по дисциплине: «Твердотельная электроника»
Расчет параметров полевого транзистора с управляющим
p-n-переходом
вариант 4
Выполнил: Луфт С.В.
Факультет: РЭФ
Группа: РП4-02
Проверил: Макаров Е.А.
Дата защиты: « » 2012г.
Отметка о защите:
Новосибирск 2012
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Полупроводниковых приборов и микроэлектроники
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Студент Луфт С.В. Код 020400207 Группа РП4-02
1. Тема: Расчет параметров полевого транзистора с управляющим
p-n-переходом
2. Срок предоставления работы к защите«___»_____________2012 г.
3. Исходные данные для проектирования
Концентрация доноров в канале |
Nd |
1 · 1016 |
cм-3 |
Концентрация акцепторов в затворе |
Nag |
1 · 1018 |
cм-3 |
Толщина эпитаксиальной пленки |
d |
2,5 |
мкм |
Глубина затвора |
Xg |
1.5 |
мкм |
Длина канала |
L |
3 |
мкм |
Ширина канала |
B |
30 |
мкм |
Концентрация в стоке и истоке |
Nsd |
1 · 1018 |
cм-3 |
4.Содержание пояснительной записки курсовй работы:
4.1 Теоретические сведения.
4.2 Исходные данные, список констант, формулы для расчетов.
4.3 Текст расчета параметров транзистора
4.4 Графический материал
4.5 Рассчитанные значения
4.6 Список литературы
5. Перечень графического материала:передаточная характеристика, выходные вольтамперные характеристики, зависимость крутизны от напряжения на затворе, зависимость напряжения отсечки от концентрации доноров в эпитаксиальной пленке.
Руководитель _________________ Макаров Е.А.
Задание принял к исполнению __________________ «___» ________________ 2012 г.
подпись
Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине: «Твердотельная электроника»
на тему: Расчет параметров полевого транзистора с управляющим
p-n-переходом
Автор: Луфт Сергей Валерьевич
Специальность: 210100 Электроника и микроэлектроника
Факультет: РЭФ группа: РП4-02
Руководитель ________________________ Макаров Е.А.
подпись, дата
Работа защищена ____________________ Оценка_______________________
дата
г. Новосибирск, 2012 г.
Теоретические сведения: Структура и принцип действия
Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающих через проводящий канал и управляемый электрическим полем.
Полевой транзистор с управляющим переходом — это полевой транзистор, управление потоком основных носителей в котором, происходит с помощью выпрямляющего перехода, смещенного в обратном направлении. Ток канала управляется электрическим полем, возникающим с приложением напряжения между затвором и истоком, и который предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.
Однако наиболее распространены пока полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом в кристаллах кремния. Полевой транзистор с управляющим р-n-переходом имеет два омических контакта к области полупроводника, по которым проходит регулируемый поток основных носителей заряда, и один или два управляющих р-n-перехода смещенных в обратном направлении. При изменении обратного напряжения на управляющем р-n-переходе изменяется его толщина (толщина ОПЗ), а, следовательно, толщина области по которой проходит управляемый поток основных носителей. Область в полупроводнике, в которой регулируется поток основных носителей заряда, называют проводящим каналом. Электрод полевого транзистора, через который в проводящий канал входят носители заряда, называютистоком. Электрод полевого транзистора, через который из канала выходят носители заряда называютстоком.Электрод полевого транзистора, на который подают сигнал, называют затвором.
Рис. 1 Физическая структура полевого транзистора с управляющим p-n переходом
S – исток (source),
L – длина канала
G – затвор (gate)
d – толщина эпитаксиальной пленки,
XG – глубина залегания управляющего p-n перехода затвора.
do – технологическая толщина канала
D – сток (drain)
На подложке (1) р-типа создаетсяэпитаксиальный слой (2)n-типа (рис. 2). Методом диффузии формируются областизатвора (4)р+-типа,истока (3)истока (5) n+-типа, к которым создаются выводы.Каналомявляется слойn-типа(6), заключенный между областью затвора 4 и подложкой 1. Области 4 и 6 образуют управляющийp-n-переход. При работе транзистора он должен быть включен в обратном направлении, что соответствует отрицательным напряжениямUзи. На сток относительно истока подается положительное напряжение:p-n-переход между эпитаксиальным слоем 2n-типа (частью которого является канал 6) и подложкой должен быть также смещен в обратном направлении, поэтому к подложкеотносительно истока должно быть приложено отрицательное напряжение. С помощью напряжения на подложке можно изменять параметры транзистора. Иногда подложка используется как второй затвор. В некоторых транзисторах подложка не имеет отдельного вывода и соединяется с затвором.Важнейшие параметры структуры– длина каналаL, равная длине затвора, технологическая толщина каналаdo, равная расстоянию между металлургическими границами двух р-n-переходов, и ширина — размер в направлении, перпендикулярном чертежу.
Рис. 2 Структурная схема полевого транзистора с управляющим p-n переходом (с n-каналом)
Рассмотрим работу транзистора на примере трех рисунков.
При подаче запирающего (обратного) напряжения на p-n-переход, между затвором и каналом на границах канала возникает равномерный слой (Рис. 3), обедненный носителями зарядов и обладающий высоким удельным сопротивлением. Это приводит к уменьшению проводящей ширины канала.
Рис. 3 Формирование равномерного обедненного слоя в транзисторе с управляющим p-n-переходом при подаче запирающего напряжения
Напряжение, приложенное между стоком и истоком, приводит к появлению неравномерного обедненного слоя (рис.4), так как разность потенциалов между затвором и каналом увеличивается в направлении от истока к стоку и наименьшее сечение канала расположено вблизи стока.
Рис.4 Формирование неравномерного обедненного слоя в транзисторе с управляющим p-n-переходом при подаче напряжения
Если одновременно подать напряжения (рис. 5), то толщина обедненного слоя, а следовательно и минимальное сечение канала будут определяться действием этих двух напряжений. Когда суммарное напряжение достигнет значения напряжения запирания:, обедненные области смыкаются и сопротивление канала резко возрастает.
Рис. 5 Формирование неравномерного обедненного слоя в транзисторе с управляющим p-n-переходом при подаче напряжений