Твердотельная электроника. Семинар №7. Расчет характеристик МОПТ в рамках идеальной модели

1. Семинар №7 Твердотельная электроника

[email protected]
1

2. Расчет характеристик МОПТ в рамках идеальной модели

Дано:
n-МОПТ, Uзи=5В, Uси=0 - 10 В
Подзатворный
диэлектрик
d, нм
εd
100
4
Uпор, В
W, мкм
L, мкм
μn,
см2/В с
1
10
10
100
Найти:
В рамках идеальной модели рассчитать и построить выходную ВАХ транзистора
Решение:
0;Vgs Vt 0
V
I d Vds (Vgst ds ); Vgs Vt 0 , Vds Vdss Vgst Vgs Vt
2
2
V
(Vgs Vt ) 2
gst
;Vds Vdss
2
2
Vds=Vcи
Vgs=Vзи
d 0
W
Vgst=Vзип=Vзи-Vпор
Cox
Cox
L
d
Vdss=Vсин=Vзип
Id=Ic
Идеальная модель для расчета ВАХ n-МОПТ
2

3. Задача 1

Ход решения:
d 0
4 8.85 10 14
Cox
3.54 10 8 [ F / cm 2 ]
7
d
100 10
W
10
A
Cox 100 3.54 10 8 3.54 10 6 [ 2 ]
L
10
B
Построение ВАХ:
1. Граница крутой и пологой области ВАХ: Vgst=Vgs-Vt=5-1=4[B]
2. Ток стока насыщения Ids=Icн по формуле для пологой области
I ds
(Vgs Vt ) 2
2
42
3.54 10 28.3[mkA]
2
6
Выходная ВАХ МОПТ
3

4. Задача 2

В рамках идеальной модели для n-МОП-транзистора рассчитать и построить
ВАХ транзистора при V=Uзи=Uси= 0 - 10 В (проходная ВАХ)
Решение:
Vds=Vgs=V
Vdss=V-Vt
При V>Vt, V>Vdss – используем формулу
для пологой области ВАХ
0;V Vt 0
I d (V Vt ) 2
;V Vdss
2
Вид ВАХ для задачи 2
Схема включения
МОПТ в задании 2
4

5.

Рассчитать крутизну gs и предельную частоту fT МДП-транзистора при Uзи=Uси= 6 В
Решение:
Крутизна ВАХ по затвору рассчитывается в пологой области ВАХ при вариации
напряжения затвор-исток:
g
dI d
mkA
(Vds const ) Vgst 3.54 10 6 5 1.77[
]
dVgs
B
Частота единичного усиления (предельная частота)
g
g
1.77 10 6
ft
50[ MGz ]
C gs Cs W L 3.54 10 8 10 10 10 8
5