Дослідження властивостей СВЧ польового транзистора на Gaas, які пов’язанні з междолинними переходами носіїв
Аналіз створення моделі, що дозволяє методом мікрочасток розраховувати транзистори на частотах понад 100 ГГц в квазігідродинамічному наближенні з урахуванням механізмів розсіювання. Спектральний склад шуму в польових транзисторах з затвором Шотткі.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 17.05.2020 |
| Размер файла | 150,9 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/
Військовий інституту телекомунікацій та інформатизації
Дослідження властивостей СВЧ польового транзистора на GaAs, які пов'язанні з междолинними переходами носіїв
Коротков М.М.
Представляються результати чисельного моделювання польового транзистора на GaAs за допомогою моделі, заснованої на розрахунку напівпровідникових структур методом крупних частинок з використанням процедури Монте-Карло [1] для опису процесів розсіювання частинок. Проводилися дослідження різних режимів роботи транзистора і впливу на них механізмів розсіювання.
Основна частина
У літературі досить широко представлені результати досліджень і виробництва різних арсенід-галієві польових транзисторів з затвором Шотткі (ПТШ), що працюють на частотах 30 - 40 ГГц. Останнім часом, з поширенням новітніх технологій, таких як, наприклад, плазмохімічної технології [2], набули поширення ПТШ з субмікронними розмірами елементів, здатні працювати на частотах понад 100 ГГц. Цікавою є дослідження властивостей подібних пристроїв, пов'язаних з механізмами розсіювання носіїв у приладах, в нестаціонарних режимах роботи. Такі потужні інструменти моделювання СВЧ пристроїв, які застосовуються в даному діапазоні, як Microwave Office, Harmonica використовують схемо технічні моделі представлення ПТШ. Отже, вони обмежені в можливостях аналізу приладу в різних нестандартних режимах (високий потенціал на затворі, хвиля лавинного пробою і т.п.), не дозволяють шумові характеристики транзистора, а також не дають можливості відстежити вплив топології приладу на його фізико-електронні властивості.
1. Чисельна модель
На кафедрі радіофізики Таврійського національного університету створена модель, що дозволяє методом мікрочасток розраховувати транзистори на частотах понад 100 ГГц в квазігідродинамічному наближенні з урахуванням наступних механізмів розсіювання: на іонах домішок, на дефектах решітки, на оптичних і акустичних фононах, електрон-електронне розсіювання і міждолинні переходи носіїв [4]. Модель враховує многодолінну зонну структуру напівпровідника з різними законами дисперсії носіїв в долинах, а також багатотемпературний режим роботи середовища (крім локального розігріву середовища, різні температури кристалічної решітки і електронного газу). У схему розрахунку приладів закладена можливість обліку пробійних явищ, в тому числі простого лавинного пробою і освіти хвилі лавинного пробою.
2. Результати моделювання
Проводився розрахунок n-типу ПТШ на GaAs, що працює на частотах понад 100 ГГц, з шириною затвора - 0,24 мкм і щільністю легування сірої в
n + областях - 2 Ч 1019 см-3. Геометрія модулюємої області транзистора і самого ПТШ представлена на рис.1.
Рис. 1. Геометрія ПТШ на GaAs (вид зверху) і модулюємої області (вид збоку)
Прямим результатом чисельного моделювання цим методом є функції розподілу носіїв в області приладу (рис. 2), а їх накопичення за часом дозволяє отримати повні статичні і динамічні характеристики приладу. Даний метод дає можливість виробляти розрахунок досить малого часу життя приладу, що обумовлює його застосування для досить високочастотних приладів. Розпливання функції за часом говорить про зростання середньої швидкості носіїв, поблизу дна L-долини спостерігається сплеск, обумовлений туннелювання носіїв в цю долину. При довжинах каналу, більших ніж розрахункова, відбувається стабільне утворення доменів в приладі, а при даній геометрії домен сформуватися не встигає при стандартному режимі роботи, але сам початок утворення згустку обумовлює додатковий шум ПТШ. транзистор квазігідродинамічний розсіювання шум
Рис.2 Зміна функції розподілу носіїв в ПТШ з часом (прямий на графіку позначено дно L- долини
Отримано вхідні а) і вихідні б) статичні характеристики транзистора (рис.3).
Рис.3. Статичні характеристики ПТШ на GaAs
При певних режимах роботи (Uіст = 0, Uст = 1,5 В, Uзт = - 0,5В - 0,9В) був виявлений ефект утворення згустків електронів в області затвор-стік. При цьому розмір згустку дорівнює розмірам активної області приладу, що дозволяє, варіюючи геометричними параметрами, зокрема, відстанню між затвором і стоком, а також витоком і стоком, підібрати оптимальний режим для утворення згустків і отримати генерацію на частотах близько 140-150 ГГц. Даний режим близький до доменного режиму роботи транзистора.
На рис.4 представлені результати спектрального аналізу шуму польового транзистора. Максимум шуму доводиться на частоти близько 150 ГГц, в цій галузі можлива генерація ВЧ сигналу.
Рис.4 Спектральний склад шуму в ПТШ
Нами був розрахований генератор на частотах близько 150 ГГц. Частота може змінюватися в залежності від постійного зміщення на стоці в межах декількох відсотків. Це викликається зміною траєкторії пробігу пучка носіїв.
Висновок. На думку авторів, описана модель може широко застосовуватися при розрахунках різних приладів з субмікронними розмірами елементів. Отримані розрахункові дані можуть бути корисні при розробці подібних польових транзисторів. А ефект утворення доменів цікавий як з точки зору його використання для генерації сигналу, так і при боротьбі з ним як з додатковим джерелом шуму.
Література
1. Реклайтіс А.С., Міцкявічус Р.В. Метод Монте-Карло в фізиці напівпровідників // Нове в життя, науці, техніці. Математика, кібернетика. М.: Знання, 1988. №10. 38с.
2. Коновал В.М., втома В.В., Федорович О.А. Плазмохімічна технологія у виробництві НВЧ пристроїв з субмікронними розмірами елементів.
3. Кочетков В.Н., Кузнецов Г.А. Волноводно-інтегральні малошумні підсилювачі на ПТШ. “СВЧ - техника и телекомуникационные технологии”.
4. Steponas Asmontas, Gradauskas J, Seliuta D., Suziedelis A., Valusis G. Noneguilibrium carriers in inhomogeneous semiconductors as a source for basic physics and applications Proc. of the International School- Conference for Young Scientists SSPFA' 97. P. L1-L2-L12.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Властивості напівпровідникового матеріалу в транзисторах Шотткі. Структура, принцип дії польових транзисторів із затвором. Підсилювачі потужності, генератори. Електрофізичні параметри елементів приладу. Розрахунок напруги відсікання і насичення.
курсовая работа [640,7 K], добавлен 13.12.2011Класифікація та умовні позначення польових транзисторів. Конструкція пристроїв з ізольованим затвором. Схема МДН-транзистора з вбудованим або індукованим каналом. Розрахунок електричних параметрів і передаточних характеристик польового транзистора КП301.
контрольная работа [510,5 K], добавлен 16.12.2013Огляд схемотехніки електронних ключів на польових транзисторах. Розрахунок підсилювального каскаду із спільним емітером, автоколивального мультивібратора, генератора напруги, синхронного тригера. Знаходження теплового струму колектора. Вибір транзистора.
курсовая работа [656,0 K], добавлен 10.01.2015Принципова відмінність польових транзисторів від біполярних. Фізичні фактори,відповідальні за нелінійність ВАХ. Опір ділянки кола стік-витік транзистора у відкритому стані при концентрації донорів в каналі Nd.
курсовая работа [119,0 K], добавлен 08.08.2007Тунельний механізм переходу носіїв заряду. Розрахунок параметрів випрямного діода і біполярного транзистора, статичних характеристик польового транзистора з керуючим переходом. Визначення залежності генераційного струму p-n переходу від зворотної напруги.
курсовая работа [902,9 K], добавлен 23.01.2012Конструкция интегральной микросхемы на транзисторах. Преобразование и обработка входного сигнала. Технические условия для интегральных микросхем р-канального полевого транзистора с изолированным затвором. Нанесение пленки алюминия и фотолитография.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 07.05.2013Спектральний аналіз та можливості кількісної оцінки параметрів ЕЕГ. Згладжування методом Калмана. Фазочастотний аналіз миттєвих характеристик. Реалізація, складена з відрізків синусоїд з різними амплітудами і частотами та її фазова й частотні криві.
реферат [576,0 K], добавлен 27.11.2010Определение удельной емкости между затвором и подложкой. Равновесный удельный поверхностный заряд. Напряжение спрямления энергетических зон. Потенциал уровня Ферми. Крутизна МДП-транзистора в области насыщения. Расчет максимальной рабочей частоты.
контрольная работа [716,5 K], добавлен 13.08.2013Применение полевых транзисторов в усилителях. Виды полевых транзисторов (с управляющим переходом и с изолированным затвором). Преимущества и недостатки полевых транзисторов. Строение полевого транзистора с изолированным затвором со встроенным каналом.
курсовая работа [867,1 K], добавлен 09.05.2014Вимоги до характеристик вимірювача шуму. Аналіз характеристик типових вимірювачів шуму. Вимоги до сучасних вимірювачів шуму. Вибір та обґрунтування технічних рішень. Проектні рішення вимірювача шуму. Розрахунок джерела напруги. Розрахунок підсилювача.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.07.2007Моделі шуму та гармонічних сигналів. Особливості та основні характеристики рекурсивних та нерекурсивних цифрових фільтрів. Аналіз результатів виділення сигналів із сигнально-завадної суміші та порівняльний аналіз рекурсивних та нерекурсивних фільтрів.
курсовая работа [6,6 M], добавлен 20.04.2012Аналитические электрические модели. Расчет дрейфового поля, сопротивлений транзистора. Зарядная емкость эмиттера и коллектора. Расчет максимальной частоты. Эквивалентная П-образная схема на низких и высоких частотах для включения с общим эмиттером.
курсовая работа [185,0 K], добавлен 30.01.2016Технология изготовления биполярного транзистора КТ3107. Анализ процессов в биполярном транзисторе. Статистическая характеристика и эквивалентные схемы биполярного транзистора. Его работа на высоких частотах, в импульсном режиме. Математическая модель.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 11.02.2008Принцип роботи біполярного транзистора, його вхідна та вихідна характеристики. Динамічні характеристики транзистора на прикладі схеми залежності напруги живлення ЕЖ від режиму роботи транзистора. Динамічний режим роботи біполярного транзистора.
лабораторная работа [263,7 K], добавлен 22.06.2011Классификация ЛЭ двухступенчатой логики на биполярных транзисторах. Транзисторно-транзисторные ИМС (TTL). Базовая схема элемента T-TTL, его модификации. Характеристика ЛЭ на полевых МДП-транзисторах. Сравнение ЛЭ на биполярных и МДП-транзисторах.
реферат [1,8 M], добавлен 12.06.2009Розрахнок підсилювача імпульсних сигналів на транзисторах. Вибрані транзистори і прийнята схема забезпечують отримання заданих параметрів без застосування високочастотної корекції. Кількість підсилювальних каскадів є оптимальною з технічних міркувань.
реферат [666,1 K], добавлен 18.01.2011Общие сведения об усилителях мощности на полевых транзисторах. Расчет статических вольтамперных характеристик транзистора в программе Microwave Office. Модель полевого транзистора с барьером Шотки. Аналитический расчет выходной согласующей цепи.
курсовая работа [440,5 K], добавлен 24.03.2011Описание принципа работы И-НЕ схемы на n-МОП транзисторах, расчет параметров ее элементов, изображение ее топологии. Технологический процесс для n-канального МОП-прибора с металлическим затвором. Произведение вычислений с помощью программы P-Spice.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.10.2011Дослідження характеру залежності струму колектора від напруги на колекторно-емітерному переході і струму бази для вихідних вольт-амперних характеристик транзистора. Використання досліджуваного транзистора 2Т909Б у широкосмугових підсилювачах потужності.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 31.07.2010Розгляд тригонометричної інтерполяції періодичного сигналу з находженням коефіцієнтів розкладання шляхом виконання перетворення Фур'є. Вивчення спектрального представлення сигналів. Розрахунок електричної величини. Комп’ютерне моделювання приладу.
курсовая работа [787,8 K], добавлен 31.05.2015
