Расчет электрических параметров МДП-транзистора
Расчет выходной ВАХ с учетом эффекта модуляции длины канала. Определение сопротивления канала в начале координат и граничной частоты усиления. Эффект влияния напряжения смещения подложки на пороговое напряжение. Выходные характеристики МОП-транзистора.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2017 |
| Размер файла | 43,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Московский Институт Электронной Техники (ТУ)
Кафедра ИЭМС
Курсовая работа по Физике полупроводниковых приборов
«Расчет электрических параметров МДП-транзистора»
Выполнил студент гр. МП-27
Окроян Никогос
Проверил Жигальский Г.П.
Зеленоград 2001
Задание на курсовую работу
Расчитать выходную ВАХ с учетом эффекта модуляции длины канала и следующие характеристики:
пороговое напряжение;
малосигнальные параметры:
крутизну,
динамическое сопротивление сток-исток,
коэффициент усиления по напряжению,
сопротивление канала в начале координат,
граничную частоту усиления;
учесть эффект влияния напряжения смещения подложки на пороговое напряжение;
нарисовать эквивалентную схему;
определить напряжение пробоя затвор-подложка и сток-подложка.
Расчетные данные
Вариант №17
Дано:
p-канальный МОП-транзистор с Si* затвором
hox = 50 нм = 5x10-6 см
L = 3 мкм = 3x10-4 см
W = 60 мкм = 6x10-3 см
xj = 0,5 мкм = 5x10-5 см
Nsi* = 5x1019 см-3
Na = 2x1016 см-3
Nox = 1011 см-2
________________________
0 = 8,86x10-14 Ф/см
SiO2 = 3,5 отн.ед.
Si = 12 отн.ед.
ni = 1,6x1010 см-3
T = 0,025 В
=300
Расчетная часть
Электрические параметры
1. Проверка на короткоканальность
Lmin=0,4[xjhox(Ws+Wd)2]1/4
k=Tln(NaNSi*/ni2)=0,94 В
Ws=(20Si*k/(eNa))1/2=
=(2*8,86x10-14*12*0,94/(1,6x10-19*2x1016))1/2
25,8x10-5 См
Wd=(20Si*(k+Uст+Uп)/(eNa))1/2Ws =>
=> Lmin=0,4[5x10-5*5x10-6(2*25,8x10-5)2]1/4=
=0,4[10-19*665,64]1/4=3,61x10-5 См
L=3 мкм >> Lmin=0,36 мкм - транзистор длинноканальный
2. Пороговое напряжение
U0=ms-Qox/Cox-2F-QB/Cox
F=T*Ln(Na/ni)=0,025*Ln(2x1016/1,6x1010)=0,36 В
ms=k=T*Ln(NaNSi*/ni2)=0,025*Ln(1036/2,56x1020)=0,9 В
Qox=eNox=1,6x10-8 Кл/см2
Cox=0SiO2/hox=3,5*8,86x10-14/5*10-6=6,2x10-8 Ф
QB=2(0SiO2eNaF)1/2=
=2(3,5*8,86x10-14*1,6x10-19*2x1016*0,36)1/2= =3,78x10-8 Кл/см2
U0=0,9-1,6/6,2-2*0,36-3,78/6,2=0,9-0,23-0,72-0,61=
=-0,66 В
3. Малосигнальные параметры
k=CoxW/L=300*6,2x10-8*20=3,72x10-4
Все параметры расчитываются при Uзconst=3В
Uсconst=2В
3.1. крутизна
S=Iс/Uзпри Uс=c
onst=(Ic2-Ic1)/(Uз2-Uз1)=
=2,21x10-3/3=7,4x10-4 Ом-1
3.2. динамическое сопротивление сток-исток
Rd=Uс/Iспри Uз=const=(Uс2-Uc1)/(Ic2-Ic1)=
=3/(1,27x10-3)=2,36 кОм
3.3. коэффициент усиления по напряжению
ku=S*Rd =2,36*0,74=1,75
3.4. сопротивление канала в начале координат
Rk=1/S=1,3 кОм
3.5. граничная частота усиления
fmax=(Uз-U0)/(2L2)=300*3,66/(6,28*9x10-8)=1,9x109 Гц
4. Эффект влияния напряжения смещения на U0
U0=qос/Cox={(20SiqNа)1/2[(s+Uп)1/2-s1/2]}/Cox
s=2F=0,72 В
U0={(2*8,86x10-14*12*1,6x10-19*2x1016)1/2[(0,72+Uп)1/2-
-0,85]}/(6,2X10-8)={8,2x10-8[(0,72+Uп)1/2-0,85]}/ /6,2x10-8=1,3*[(0,72+Uп)1/2-0,85]
|
Uп,В |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|
|
U0,В |
0,07 |
0,14 |
0,27 |
0,39 |
0,5 |
0,6 |
Эквивалентная схема
Упрощенная эквивалентная схема выглядит следующим образом:
Сзп=0SiWL/hox=36,28x10-14 Ф
Сзc=0SiO2S/hox; S=0,1x10-4*W=6x10-8 См2
Сзc=8,86x10-14*3,5*6x10-8/(5x10-6)=3,72x10-15 Ф
Ссп=0SiS*/Ws
S*=W(2hox+2x10-4)=6x10-3(10-5+2x10-4)=12,6x10-7 См2
Ссп=8,86x10-14*12*12,6x10-7/(25,8x10-5)=5,2x10-15 Ф
Напряжение пробоя затвор-подложка и сток-подложка
UBс-п=60*(1016/Nп)3/4=60*(1016/2x1016)3/4=35,3 В
UBс-п=Eкрhox=6x106*5x10-6=30 В
Вольт-амперные характеристики
Расчеты
Вольт-амперные характеристики МОП-транзистора в крутой области описываются уравнением
Iс(Uс)=WSiCox[(Uз-U0)Uс-Uс2/2]/L, где Uз-параметр
Iс(Uс)=20*300*6,2x10-8[(Uз-U0)Uс-Uс2/2]=
=3,7x10-4[(Uз-U0)Uс-Uс2/2]
Построим ВАХ при следующих Uз:
Uз=1В
|
Uc,В |
1 |
2 |
|
|
Iсx10-3,А |
0,43 |
0,49 |
при Uc>2В начинается пологая область.
Uз=2В
|
Uc,В |
1 |
2 |
3 |
|
|
Iсx10-3,А |
0,8 |
1,23 |
1,29 |
при Uc>3В начинается пологая область.
Uз=3В
|
Uc,В |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Iсx10-3,А |
1,2 |
1,98 |
2,4 |
2,47 |
при Uc>4В начинается пологая область.
Uз=4В
|
Uc,В |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Iсx10-3,А |
1,55 |
2,7 |
3,5 |
3,96 |
4 |
при Uc>5В начинается пологая область.
Результаты
|
Обозначения |
Значения |
Величины |
|
|
U0 |
-0,66 |
В |
|
|
S |
7,4x10-4 |
Ом-1 |
|
|
Rd |
2,36 |
кОм |
|
|
ku |
1,75 |
отн. ед. |
|
|
Rk |
1,3 |
кОм |
|
|
fmax |
1,9x109 |
Гц |
|
|
UBс-п |
35,3 |
В |
|
|
UBс-п |
30 |
В |
Выводы
принцип действия МОП-транзистора основан на модуляции электрического сопротивления канала напряжением затвор-исток;
пороговое напряжение зависит от типа канала транзистора;
выходные характеристики МОП-транзистора делятся на крутую и пологую области. В пологой области ток стока слабо зависит от напряжения сток-исток и при некоторых допущениях может считаться постоянным;
транзистор напряжение канал модуляция
Список использованной литературы
Курс лекций по физике полупроводниковых приборов
Родионов Ю.П. «Полевые приборы. Методические указания по решению задач по физике п/п приборов»,
МИЭТ 1989г.
Старосельский В.И. «Физика МДП-транзисторов»,
МИЭТ 1992г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Структура и параметры МДП-транзистора с индуцированным каналом, его топология и поперечное сечение. Выбор длины канала, диэлектрика под затвором транзистора, удельного сопротивления подложки. Расчет порогового напряжения, крутизны характеристики передачи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.11.2010Электрические характеристики кремниевого интегрального n-канального транзистора. Расчет порогового напряжения транзистора. Малосигнальная эквивалентная схема и ее параметры. Корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала.
курсовая работа [864,3 K], добавлен 17.12.2014Расчет каскада транзисторного усилителя напряжения, разработка его принципиальной схемы. Коэффициент усиления каскада по напряжению. Определение амплитуды тока коллектора транзистора и значения сопротивления. Выбор типа транзистора и режима его работы.
контрольная работа [843,5 K], добавлен 25.04.2013Усиление транзисторного каскада. Выбор транзистора, определение напряжения источника питания, расчет сопротивления резисторов и емкости конденсаторов. Определение максимальных амплитуд источников сигнала для неинвертирующего усилителя постоянного тока.
контрольная работа [58,2 K], добавлен 03.12.2011Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015Параметры транзистора МП–40А, чертеж его основных выводов. Входная и выходная характеристики данного транзистора. Определение параметров для схемы с общим эмиттером. Схема с общим коллектором и общей базой. Расчет параметров для соответствующей схемы.
контрольная работа [642,0 K], добавлен 28.03.2011Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.
лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010Построение принципиальной схемы эмиттерного повторителя. Расчет сопротивления резистора в цепи эмиттера и смещения повторителя. Определение входного сопротивления транзистора при включении его с общим эмиттером. Сопротивление нагрузки цепи эмиттера.
презентация [1,9 M], добавлен 04.03.2015Порядок получения входных и выходных характеристик транзистора. Методика и основные этапы сборки электрической схемы, определение измерения тока коллектора. Экспериментальное нахождение сопротивления по входной характеристике при изменении базового тока.
лабораторная работа [39,8 K], добавлен 12.01.2010Принцип работы полевого транзистора. Стоковые характеристики транзистора. Причина насыщения в стоковой характеристике полевого транзистора. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Инверсия типа проводимости.
лабораторная работа [37,8 K], добавлен 20.03.2007Изучение методов построения зависимости прямого коэффициента усиления по току и анализ зависимости предельной частоты от тока эмиттера для кремниевого биполярного дрейфового транзистора. Этапы расчета частотных свойств биполярного дрейфового транзистора.
лабораторная работа [68,3 K], добавлен 06.02.2010Определение величины обратного тока диодной структуры. Расчет вольт-амперной характеристики идеального и реального переходов. Зависимости дифференциального сопротивления, барьерной и диффузионной емкости, толщины обедненного слоя от напряжения диода.
курсовая работа [362,1 K], добавлен 28.02.2016Определение электрических величин. Фазные напряжения и токи. Выбор главной и продольной изоляции. Определение основных размеров трансформатора. Выбор конструкции обмоток. Расчет обмотки низшего и высшего напряжения, параметров короткого замыкания.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 12.06.2015Эффект поля в Германии при высоких частотах, применение эффекта поля. Дрейфовый и диффузный токи в полупроводниках. Образование обедненных, инверсионных, обогащенных слоев в полупроводнике. Характеристики полевого транзистора, приборы с зарядовой связью.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 24.07.2010Определение эквивалентного сопротивления цепи и напряжения на резисторах. Расчет площади поперечного сечения катушки. Определение наибольших абсолютных погрешностей вольтметров. Расчет индуктивного сопротивления катушки и полного сопротивления цепи.
контрольная работа [270,7 K], добавлен 10.10.2013Расчет переходного процесса. Амплитудное значение напряжения в катушке. Значение источника напряжения в момент коммутации. Начальный закон изменения напряжения. Метод входного сопротивления. Схема электрической цепи для расчета переходного процесса.
курсовая работа [555,6 K], добавлен 08.11.2015Общее представление о мощных БИП-транзисторах Зависимость эффективности эмиттера от концентрации примеси в нем. Характеристика падения коэффициента усиления по току при больших плотностях тока. Сущность монолитного мощного транзистора Дарлингтона.
курсовая работа [676,6 K], добавлен 04.04.2015Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения, диаграммы работы преобразователя. Выбор выпрямительных диодов, трансформатора, транзистора, выпрямителя и элементов узла управления. Расчет демпфирующей цепи и КПД.
курсовая работа [392,9 K], добавлен 18.02.2010Определение амплитудно- и фазо-частотной характеристик (ЧХ) входной и передаточной функций цепи. Расчет резонансных частот и сопротивлений. Исследование модели транзистора с обобщенной и избирательной нагрузкой. Автоматизированный расчет ЧХ полной модели.
курсовая работа [545,0 K], добавлен 05.12.2013Расчет и выбор элементов выпрямителя с LC-фильтром. Определение действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, значения тока вентиля, амплитуды напряжения, сопротивления конденсатора. График внешней характеристики выпрямителя.
контрольная работа [28,4 K], добавлен 21.09.2012
