Полевой транзистор с барьером Шоттки

Носителями зарядов в полевом транзисторе являются заряды одного знака - электроны. В этом смысле полевые транзисторы (в отличие от биполярных) являются униполярными. Соответственно механизм проводимости в них управляется силами электрического происхождения (дрейфом), а не диффузией. В качестве затвора в рассматриваемых полевых транзисторах применяется, как уже упоминалось, контакт металл-полупроводник.

Затвор 4 используется для управления током транзистора с помощью внешнего сигнала. При протекании тока через канал возникает падение напряжения на распределённом сопротивлении канала вдоль его длины. Поэтому часть барьера Шоттки, расположенная ближе к стоку, оказывается сильнее смещённой в обратном направлении, чем остальная часть транзистора. Это приводит к несимметричному расширению слоя обеднённого заряда 7 под затвором. Область обеднённого слоя может расширяться до высокоомной подложки 2 и перекрывать проводящий канал b. При этом ток в цепи исток-сток практически перестает зависеть от напряжения стока; наступает рёжим насыщения тока исток - сток на рабочем участке характеристики транзистора.

Повышение обратного смещения на электроде затвора вызывает увеличение ширины обеднённой области и, тем самым, сужение n-канала. При этом возрастает сопротивление n-канала и уменьшается ток стока. Таким образом, осуществляется модуляция электронного потока в n-канале с помощью в управляющего напряжения.

Слой под затвором, обеднённый электронами, уменьшает высоту канала. Если помимо постоянного напряжения Uсм к затвору приложить переменное напряжение Uиз(t), то в соответствии с изменением этого напряжения изменяется эффективная высота канала hэфф, а следовательно, и ток стока:

где Jси - плотность тока стока; W- ширина канала.

Из самых общих физических представлений известно, что время пролёта носителей через промежуток, в котором они взаимодействуют с электрическим полем в транзисторе, т.е. область под затвором длиной Ь, не должно превышать половины периода СВЧ колебаний τ < Т/2, а угол пролета ωL/ν<π. Здесь ω- круговая частота, ν-средняя скорость дрейфа носителей. Поскольку шумовая температура Тш ~ ωL, в малошумящих транзисторах стремятся по возможности уменьшить величину угла пролёта. На частотах до 5ГГц в малошумящих транзисторах соотношение ωL/V<0 удовлетворяется при L~1мкм, а уменьшение L сверх этого предела в большинстве случаев технически и экономически неоправданно. Это объясняется рядом причин и в том числе большей стоимостью, меньшей надежностью, устойчивостью и динамическим диапазоном транзисторов с субмикронными длинами затворов.

При длине затвора L>1мкм пролётное время τ>10-11с, что на порядок превышает время релаксации энергии и импульса электрона. Поэтому нестационарные явления при таких длинах затвора не оказывают существенного влияния на поведение транзистора. Транзисторы с L>1мкм условно относятся к классу “больших”. Отметим, что характерной величиной здесь является длина затвора, а не полная длина канала от истока до стока, поскольку модуляция толщины канала происходит в основном в области канала, прилежащей к затвору. Области канала вне затвора оказывают меньшее, но, тем не менее, существенное влияние. Эти области вносят паразитные сопротивления, ухудшающие характеристики полевого транзистора, что находит отражение в эквивалентной схеме транзистора.

Транзисторы с 0,2<L<1мкм относятся к классу “умеренно малых”, для них пролётные времена сопоставимы со временами релаксации энергии и импульса электрона. Заметим, что транзисторы с длиной затвора 0,1 мкм и менее в рамках такой классификации можно было бы отнести к разряду “малых”. В настоящее время созданы транзисторы с длиной затвора L=0,065мкм.

Типичные характеристики маломощного ПТШ представлены на рисунке 1.10.

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочтите также:

Разработка методики автоматизации процесса измерения температуры в печи универсальной испытательной установки УМЭ-10ТМ. Метрологические характеристики установки и расчет погрешностей измерения
Диапазон рабочих температур печи: 400ºС - 1000ºС. Погрешность измерения не более 1% от реального значения температуры. Для снятия, обработки и регистрации данных эксперимента ...

Проектирование электрохромного индикаторного устройства
Внимательно ознакомиться с описанием изобретения и уяснить принцип действия устройства или устройства, реализующего способ. Изложить принцип действия устройства в пояснительной запис ...

Расчет источников сообщений, сигналов и каналов
сигнал кодирование информационный дискретный Эффективная организация обмена информации приобретает все большее значение как условие успешной практической деятельности людей. Объем информа ...

Основные разделы

2021 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru