Статические параметры

Основным статическим параметром МОП-транзистора является пороговое напряжение U_поp, величина которого, связана со скоростью переключения и подпороговым током утечки. Выражения для порогового напряжения, составляющие, входящие в него, а также пути регулирования величины U_поp изложены в подразд.4.2.2 и 4.2.3. Остановимся на определениях и методах измерения порогового напряжения. Согласно ГОСТу пороговое напряжение — это напряжение, при котором ток стока принимает заданное низкое значение. Каждый завод-изготовитель определяет свою минимальную величину тока стока, которая называется в паспорте (обычно порядка 1 мкА). Само определение U_поp предполагает и соответствующую схему измерения, которую нет необходимости приводить и комментировать. Можно, пользуясь выражением (4.33) снять график зависимости от и определить величину U_поp в области насыщения (рис.4.12, а).

В предыдущих рассуждениях о величине U_поp и методах ее измерения предполагалось, что выводы истока и подложки соединены, и относительно их общего вывода подается напряжение на сток и затвор. В этом случае под действием приложенных к прибору напряжений изменяется лишь заряд электронов в канале, а величины остальных зарядов, влияющих на пороговое напряжение (4.15), остаются без изменений. Обратное смещение между истоком и подложкой увеличивает заряд ионизированной примеси в подложке (обедненного слоя) , что в свою очередь уменьшает поверхностную плотность свободных носителей в канале. Следовательно, при наличии обратного смещения исток-подложка пороговое напряжение n-канальных МОПТ, становится более положительным (рис.4.13, а), р-канальных — более отрицательным. Это относится в равной степени как к транзисторам с индуцированным каналом (транзистор, работающий в режиме обогащения), так и со встроенным каналом (транзистор, работающий в режиме обеднения).

Рисунок 4.12– Определение величины :

а - график зависимости от для n-канального транзистора, работающего в области насыщения; б - схема измерения.

Участок 1 на (рис.4.12, а) определяется подпороговыми токами, протекающими в транзисторе при напряжениях меньше порогового.

Для измерения коэффициента влияния подложки можно воспользоваться схемой (4.12, 6), внеся в нее небольшие изменения.

Необходимые измерения выполняются в следующем порядке:

1. Определяется пороговое напряжение при замкнутом ключе BI.

2. Аналогично при разомкнутом ключе BI определяется величина .

Коэффициент влияния подложки рассчитывается по формуле:

.

(4.39)

Рисунок 4.13– График и схема измерения, поясняющие влияние напряжения на величину : а - график зависимости от U_зили U_с, влияние напряжения смещения U_ип между истоком и подложкой; б - схема измерения .

На рис.4.13(а, б) приведены схема измерения коэффициента влияния подложки и график зависимости при изменении смещения U_ип между истоком и подложкой.

Величину заряда обедненного слоя на поверхности подложки Q_ос, описываемую выражением (4.14) при , при с точностью, вполне приемлемой для анализа схем, можно аппроксимировать линейной функцией [13]

.

(4.40)

На практике влияние напряжения смещения исток - подложка на величину U_поp из-за изменения величины Q_oc, учтенной в выражении (4.40), наблюдается только тогда, когда длина канала МОПТ значительно больше ширины обедненной области обратносмещенного n-р-перехода исток - подложка. Если же это условие нарушается, то одномерный анализ, который использован при выводе выражений(4.38) и (4.40), дает большую погрешность. Оценить влияние величины обратного смещения между истоком и подложкой в короткоканальных транзисторах можно, воспользовавшись двумерным анализом обедненного слоя.