Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 [ 188 ] 189 190 191 192 193

нала L, обусловлено увеличением обедненного слоя перехода ,ро подложка (рис, Б.4), и определяется выражением

gds = dlosldVos = idlDs/dL) (dL/dVus) = = - (l„ IL) dL/dVns = Ids i-l/L) dL/dVs- (Б. 13) Определим коэффициент модуляции длины канала формулой

= (1/L) dL/dVos. (Б.14)

Эффективная, или электрическая, длина канала L определяется выражением L = Lq - AL, где Lq - длина канала при Vds = = О, а AL - ширина обедненного слоя перехода сток-подложка.

Поверхностнык инверсионный , .слои п-ти/1а(канал)

ЛодзатворныД Затвор окисел


Подложка р-типа


сток

al Ширина • оСедненногО слоя

Рис. Б.4. Эффект модуляции длины канала.

Ширина обедненного слоя задается выражением AL = = {2&VjlqNy = [2е {Vqs + <)lqNVi\ где N - степень легирования области подложки (т. е. сильно легированных п*- и р-областей стока и истока), а ф - контактная разность потенциалов ра-перехода, обычно около 0,8 В. Теперь для dL/dVos можно записать dL/dVos = dL/d (AL) d {AQ/dVos = -bAL/2 {Vds + + ф) или

1/Va = {-\/L)dL/dVD = {M/L)/2{Vos + ф)

и в итоге

Va = 2 (Vos + Ф) (L/AL) = 2 (Vos + Ф) {Lq/AL - 1).

(Б.15)

В табл. Б.1 представлены некоторые значения Va, полученные из этого уравнения при Vus = 10 В, ф = 0,8 В и длинах канала 5,0, 7,5 и 10 мкм.



Таблица Б.1

Зависимость Va от уровня легирования подложки f при Nds= 10 в и ф = 0,8 в.

N, см-

Сопротивление подложки, Ом- см

п-МОП р-МОП

5 мкм

В, при 7,5 мкм

10 мкм

3-1015 1-101в 3.101в

, 4,5 1,5 0,65

5.0 1,7 0,6 0,23

3,75 2,17 1,19 0,68

7,2 28,3 69,4 136

21,6 53,2

36,0 78,1

Из табл. Б.1 следует, что V. сильно растет с увеличением уровня легирования подложки. Однако увеличение уровня легирования подложки также приведет к росту порогового напряжения Vt, что в свою очередь приведет к уменьшению передаточной проводимости. Обратим также внимание на важную роль длины канала Lq, увеличение которой вызывает очень быстрый рост V. Однако при этом уменьшаются К, gts> а также и время пролета исток-сток, которые обратно пропорциональны длине канала.

МОП-транзисторы с коротким каналом имеют очень низкое Va, а также относительно низкое напряжение пробоя сток-исток BVds> возникающее из-за эффекта «смыкания» стока и истока. Частично скомпенсировать это можно сильным легированием подложки. Однако наиболее эффективным методом является использование п/п* конфигурации в области стока, как в диффузионных МОП-транзисторах и МОП-структурах с V-образными канавками.

В л-канальных приборах такого типа уровень легирования области стока л-типа, прилегающей к подложке р-типа, много меньше уровня легирования подложки в отличие от обычного л-канального МОП-транзистора, в котором уровень легирования области стока л" много больше, чем подложки р-типа. В результате слабого легирования области стока п-типа обедненный слой будет в основном располагаться в области стока, так что распространение этого слоя на подложку р-типа, а следовательно, и уменьшение эффективной длины канала L будет относител! но невелико. Вследствие этого Уд и напряжение пробоя сток-исток В Vos станет гораздо больше, чем в обычных приборах с коротким каналом. Таким образом, диффузионные и У-образные МОП-транзисторы с коротким каналом (длина канала менее 1 мкм) будут иметь очень большой параметр К и, следовательно, передаточную проводимость g/s. Сильно легированная (л") часть обласги стока обеспечит низкое контактное сопротивление стока. Кроме того, короткий канал позволит получить хорошие частотные ха-



пактеристики из-за малого времени пролета сток-исток. В то время эти приборы обладают большим Va и, следовательно, имеют относительно низкую проводимость gs наряду с высоким напряжением пробоя сток-исток.

Б.3.1. Выходная проводимость полевого транзистора с вклю-ценным последовательно истоку сопротивлением. Рассмотрим схему на рис. Б.5, а, в которой последовательно истоку включено комп-

3 1с И

Рис. Б.5. Выходная проводимость полевого транзистора.

лексное сопротивление Zg. Можно использовать как МОП-транзистор, так и полевой транзистор с р/г-переходом. В эквивалентной схеме на рис. Б.5, б проводимость показана как внешняя по отношению к транзистору.

Полный ток td (переменный), протекающий через полевой транзистор, задается выражением 4 = gfVg -f gdsOds- Поскольку условие rs = \lgis Zs почти всегда выполняется, имеем v та та v, т. е. выражение для 4 можно переписать в виде та g/sVgs + gdsVd- Для vs имеем Vg = -iaZs, откуда ц та та -gfaZsi/i + gdd- Решая последнее уравнение относительно 4, получим ia (I 4- gZs) « gdsd и в итоге 4 та gJil -\- gjsZg) X

Выходная динамическая проводимость, или динамическая проводимость стока схемы, полевого транзистора равна go - idfVd-Решая предыдущее соотношение относительно go, найдем

go gds/ii + gfsZs).

(Б. 16)

Б.4. Эффект смещения подложки (эффект подложки). МОП-транзисторы в действительности имеют четыре электрода; зат-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 [ 188 ] 189 190 191 192 193