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

2.12.1. МОП-транзисторы с обеднением. Переходные характеристики полевых транзисторов. МОП-транзисторы, о которых шла речь до сих пор, работают в режиме обогащения: при подаче напряжения на затвор создается электрическое поле, под действием которого формируется проводящий канал между истоком и стоком Каналом служит инверсионный слой, который образуется у поверхности кремния на границе раздела с подзатворным окислом, когда напрял-сение на затворе превышает пороговое напряжение Vt- Инверсионный слой имеет противоположный тип проводимости по сравнению с кремниевой подложкой.

МОП-транзистор, работающий с обеднением, имеет «встроенный» канал между истоком и стоком. Этот канал не индуцирован полем: он представляет собой тонкий слаболегированный поверхностный слой того же типа проводимости, что и области истока и стока. Такой слой можно сформировать путем имплантации небольшой дозы ионов. МОП-траизистор с обеднением сочетает некоторые черты полевого транзистора с р/г-переходом и МОП-транзистора с обогащением. Рассмотрим в качестве примера п-ка-нальный МОП-транзистор с обеднением. При подаче на затвор положительного потенциала в уже существующий /г-канал поступают дополнительные электроны. Проводимость канала увеличивается, а следовательно, возрастает ток между истоком и стоком. При подаче отрицательного потенциала эффект оказывается противоположным. Электроны выталкиваются из канала, его проводимость уменьшается, и ток стока тоже уменьшается. Напряжение затвора, при котором канал оказывается полностью обедненным, называется напряжением отсечки {Vp или Vos (Off)) по аналогии с полевым транзистором с р/г-переходом. МОП-транзисторы с обеднением могут применяться в различных МОП-схемах в качестве активных нагрузок и диодов-стабилизаторов тока.

На рис. 2.30 показаны переходные характеристики, т. е. зависимости /flg {V(js) для различных типов полевых транзисторов. Как видно, переходные характеристики МОП-транзисторов с обеднением очень похожи на характеристики полевых транзисторов с рп-переходом, с той лишь разницей, что первые могут работать при обеих полярностях смещения и потому могут иметь ток, превышающий Ijss- Следует также обратить внимание на различие в графическом представлении МОП-транзисторов с обогащением и с обеднением. В условном обозначении, принятом для транзисторов с обеднением, области истока и стока соединяются сплошной линией, которая соответствует встроенному каналу. Для представления транзистора с обогащением использована штриховая линия, обозначающая канал, который появляется только при напряжении затвора, превышающем пороговое напряжение.

Графики, приведенные на рис. 2.30, показывают, что как приборы с рп-переходом, так и МОП-транзисторы имеют квадратич-



п-на на ль- ° , ни а транзистор с рп-лерехаЗам!

It,s-It,sn-V,,/Vp2


л-наналньт

pwn-т.ранзис-тар

Напряжение pmcevpu- /?ррагаМре лалряжрше


р-ианаль-мй мт-Иг-, транзис-\Лтар

-Id:


п-нанальныи МЗЛ-тран-Зистар с адсанс- (1 Hwm -

р-наналь-нмй транзи стар с рп-лерехо-


р-нанал1тт -1р5 ИРП-транзистрр f аеРиением

Рис. 2.30. Переходные характеристики полевых транзисторов: а - и-канальные транзисторы; б - р-ка-нальные транзисторы; в - МОП-транзисторы с обеднением.



ную переходную характеристику. Исключение составляет лишь МОП-транзистор с коротким каналом (L < 1 мкм), который имеет приблизительно линейную переходную характеристику.

2.13. Комплементарные МОП-транзисторы

На рис. 2.31 показана пара комплементарных МОП-транзисторов (КМОП-пара). Пара состоит из л-канального и р-канального п-иоп р-моп

Истон Затдар Стон :ок Затдар Стон


JJuptpyeupHmiup-HapMOHj

/ladwHa п -типа Рис. 2.31. Комплементарные МОП-транзисторы (КМОП-пара).

р-моп

п-МОП

Истон Зат8ор. Стан

Истан """


vT р-иарман

К Р

Собран ни а пальца /Садлажна п-типа

Рнс. 2.32. КМОП-транзисюры с охранными кольцами.

МОП-транзисторов, размещенных на общей кремниевой подложке п-типа. На этой же подложке помещаются и другие КМОП-пары

Изготовление п-МОП-транзистора начинается с создания глубокой р-области (так называемого р-кармана) путем диффузии бора при низкой поверхностной концентрации. Затем с помощью диффузии фосфора формируются -области истока и стока. Р-МОП-транзистор изготовляется по обычной технологии.

На рис. 2.32 показана КМОП-структура, в которой л-МОП и р-МОП-приборы окружены охранными кольцами соответственно р+- и гС-iwwA Такие кольца позволяют исключить эффект «защелкивания», который может возникать в результате переключения в паразитной четырехслойной «"рпр-структуре.

На рис. 2.33 показана эквивалентная схема КМОП-пары и приведены выходные характеристики /g {Vds) каждого из составляющих транзисторов (рис. 2.33, а и б). На рис. 2.33, в показано



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