Интегральные МОП транзисторы

Устройство: сток D_n/p, затвор G_n/p, исток S_n/pи общий вывод подложки B_n/p, показано на рис. 1.2. В n-канальных МОП транзисторах полупроводниковая основа с p-легированием служит подложкой, а ее вывод обозначается как B_n. В p-канальном МОП транзисторе - с n-легированием. Вывод такой подложки обозначена как B_p.

Рис. 1.2 Схема интегрального МОП транзистора

КМОП.

Называют КМОП схемами (комплементарными металло-оксидными полупроводниковыми схемами), поскольку в них имеются комплементарные МОП транзисторы. В n- или p-канальных МОП структурах (предшественниках КМОП схем) в соответствии с наименованием изготавливались либо n-, либо p-канальные МОП транзисторы.

Вольт-амперные характеристики МОП-транзисторов

МОП транзисторыв n- и p-канальном исполнении. Их графические условные обозначения вместе с упрощенными характеристиками показаны на рис. 1.3, где напряжение затвор–исток U_GS и сток–исток U_DS, ток стока I_D и пороговое напряжения U_th.

Рис. 1. 3 Условные обозначения и упрощенные ВАХ МОП транзистора.

Семейство выходных характеристик.

Задавая на n-канальном МОП транзисторе разные напряжения затвор–исток U_GS и измеряя ток стока I_D как функцию напряжения сток–исток U_DS, получим семейство выходных характеристик (рис. 1.4). Ток стока протекает только, когда U_GS превышает пороговое напряжение U_th; при этом различают две области:

Рис. 1.4 Семейство выходных характеристик n - канального МОП транзистора

 

 

в

в

в                                                          (1.1)

Для МОП транзистора:

Семейство передаточных характеристик.

В области насыщения ток стока зависит преимущественно от U_GS. Если построить график I_D для различных значений U_DS, соответствующих области насыщения, как функцию U_GS, получим семейство передаточных характеристик, представленное на рис. 1.5.При U_GS<U_th ток не протекает, поскольку в этой ситуации (отсечка) канал запирается на всей своей длине.

Рис. 1.5 Передаточные характеристики n - канального МОП транзистора

 

Входные характеристики.

Входные характеристики в виде зависимости тока затвора I_G от напряжения U_GS. В нормальном режиме ток затвора отсутствует либо является пренебрежимо малым. В МОП транзисторах без защиты от перегрузок по напряжению ток затвора появляется только при пробое оксида кремния из-за чрезмерного напряжения и разрушения самого транзистора.

 

Удельная крутизна.

Удельная крутизна характеристики K является мерой наклона передаточной характеристики полевого транзистора. У n-канального МОП транзистора имеет место:

где µ_n~0,05…0,07 м²/Вс – подвижность носителей заряда в канале. C'_ox– погонная емкость оксида затвора; W и L – ширина и длина затвора (рис. 1.6). Затвор вместе с подстилающим кремнием образует плоский конденсатор площадью A = WL, пластины которого отстоят одна от другой на толщину оксидного слоя d_ox:

Рис. 1.6 Геометрические параметры МОП транзистора