А.4 ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРНІ СТРУКТУРИ ІС

А.4.1 Вправи для самоперевірки

А.4.1.1 а) визначити густину заряду Q_SS, що виникає на межі SiO₂-Si в деякій МОН-структурі, яка має металізацію акцепторів і товщину оксидного шару 0,1мкм. Відомо, що напруга плоских зон . б) до затвора МОН-конденсатора, розглянутого в п. а), прикладена негативна напруга в декілька сотих вольта; прилад знаходиться при досить високій температурі. Визначити густину заряду Q_B, що пов'язана зі збідненою областю, а також густину рухливого заряду Q_п , який витіснений на поверхню, якщо напруга плоских зон складає в даному випадку . Вихідні дані: ; ; ; ; ; .

А.4.1.2 Ідеальний МОН-конденсатор має шар оксиду SiO₂ товщиною 0,1мкм і підкладку з кремнію р-типу, з концентрацією акцепторів 10¹⁶см^-3. Визначити питому ємність у випадках: а) ; ; б) ; ; в) ; . Вихідні дані:; ; .

А.4.1.3 Маємо ідеальний МОН-конденсатор з кремнієвою підкладкою р-типу і концентрацією . Діелектричний шар SiO₂ має товщину 100нм. Затвор з алюмінію характеризується параметром . Густина заряду на межі поділу . Визначити

максимальну товщину збідненої області, ємність, обумовлену діелектриком, заряд в збідненій області , порогову напругу, мінімальну ємність, а також порогову напругу з врахуванням впливу напруги плоских зон.

А.4.1.4 а) визначити порогову напругу МОН-транзистора з каналом р-типу і орієнтацією меж поділу (111). Транзистор має алюмінієвий затвор, товщину оксидного шару 120нм, концентрацію легуючих домішок у підкладці . Попередня концентрація . Зі зростанням концентрації змінюється рівень Фермі W_F, тому що

Це приводить до того, що змінюється величина . При орієнтації (111) поверхнева густина заряду, що локалізований на межі напівпровідник-оксид, . Вважається, що ;

б) виконайте попередню вправу для МОН-транзистора з каналом п-типу, орієнтацією межі поділу (100) і товщиною оксидного шару 1017 нм при двох значеннях концентрації легуючої домішки: 5·10¹⁵см^-3 і 10¹⁶см^-3 . Який режим роботи транзистора в кожному з цих випадків? Внесіть поправку в значення Ф_мн, яка виникає внаслідок того, що концентрація носіїв у канал змінюється від рівня до рівня : , де .

А.4.1.5 Польовий МОП-транзистор з каналом р-типу працює в режимі збагачення і має такі параметри: ; , ; ; ; : а) визначити струм І_с, опір каналу і крутизну S, якщо прилад працює в лінійному режимі при напругах і . б) визначити значення І_{с нас} та S_нас, вважаючи, що транзистор працює при напругах і .

А.4.1.6 Польовий транзистор з керуючим р-п-переходом і каналом п-типу має такі параметри: ; ; ; ; . Визначити: а) товщину каналу в тих випадках, коли заземленим електродом буде сток, витік або затвор; б) опір каналу у випадках, вказаних в п. а); в) напругу відсікання U_відс; г) напругу насичення U_{с нас} при заземленому витоці та напрузі ; д) струм насичення І_с.нас при і . Вихідні дані: ; .

А.4.2 Розв'язування

А.4.2.1 а) ; ;

; ;

;

; ;

.

б) ;

.

А.4.2.2 а) ;

;

;

;

.

При МОН-конденсатор працює в режимі збіднення. Питома ємність:

;

б) при і досить низькій частоті ,;

в) якщо і частота , то питома ємність дорівнює ємності при пороговій напрузі:

.

А.4.2.3

;

;

;

.

При такій пороговій напрузі

;

;

.

А.4.2.4 а) .

.

При питома ємність

;

;

;

;

б) ;

. При .

.

;

;

. При ;

; .

;

. Таким чином , тобто МОН-структура з каналом п-типу перебуває в режимі збагачення і проводить струм при напрузі . В той же час при цьому МОН-структура перебуває в режимі збіднення і проводить струм лише у випадку, коли .

А.4.2.5 а)

;

; ;

;

.

б) ,

.

А.4.2.6 a) ;

.

Товщина каналу .

б) ;

в) ;

г) ;

д) ;

;

.