Транзистор метал-діелектрик-напівпровідник: відмінності між версіями
[неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
Yuriz (обговорення | внесок) м оформлення |
Yuriz (обговорення | внесок) вікіфікація |
||
Рядок 32:
==== Властивості індукованого переходу ====
Звичайно вперше концепцію ''квазірівнів Фермі'' ввів Шоклі для опису
Електрод ''затвора'' є основним управляючим електродом, котрий задає поверхневий потенціал напівпровідника МДН-структури, котра в свою чергу описується стандартним рівнянням Пуассона в ''ефекті поля''. Тому при відсутності напруг на електродах стока та підкладки (нульові значення) ми і отримуємо зв'язок між мікроскопічними потенціалами на поверхні розділу діелектрик- напівпровідник (<math>\phi_s </math>) та макроскопічними напругами на затворі (<math>V_G </math>) через теорему Гауса для зарядів на ємності МДН-структури. Звичайно цей стан поверхні напівпровідника з інверсною провідністю також є станом ''поперечної термодинамічної нерівноваги'' (тому поверхневий потенціал тут є також квазіпотенціалом Фермі), проте відсутність поперечного струму через МДН-структуру (наявність діелектрика!) дозволяє нехтувати тут нерівноважністю і вважати сам ''індукований перехід'', як варіант
==== Вплив електрода підкладки ====
Рядок 43:
де <math>N </math> концентрація домішок (залежить від поверхневого потенціалу в загальному випадку), <math>q </math>- заряд електрона, <math>\epsilon_s </math> діелектрична проникність напівпровідника та <math>\phi_F </math>- потенціал Фермі. Очевидно, що збільшення просторового заряду тривіально означає зменшення інверсного заряду (еквівалентне збільшенню «порогової напруги» МДН-структури).
У випадку подачі ''прямої напруги'' на електрод підкладки, через ''джерельний перехід'' буде протікати прямий струм, як у звичайних
Таким чином, вплив електрода підкладки на квазірівні Фермі не виходить за рамки концепції ''квазірівнів Фермі'', розробленої для
==== Вплив електрода стока ====
До електроду стока завжди прикладається обернена напруга, що викликає збільшення заряду збідненої області біля електроду стока (ефект типовий для
Звичайно не нульове значення напруги на електроді стока створює повздовжнє електричне поле вздовж каналу, що в свою чергу створює умови для виникнення ''повздовжньої термодинамічної нерівноваги'' на поверхні розділу діелектрик- напівпровідник. Основна заслуга Са полягає в тому, що він припустив, що у випадку протікання ''стаціонарного струму'' вздовж каналу, електричне поле, а значить і поверхневий квазіпотенціал, обумовлений оберненою напругою на стоці, рівномірно розподіляється вздовж каналу не руйнуючи його енергетичної структури. Тобто, хоч поверхневий поперечний потенціал і поступово зменшується (тобто індукований перехід поступово зникає), проте вся поверхня веде себе цілісно, подібно до тривіального діелектрика (адже тільки в діелектриках ми маємо однорідне електричне поле, а збіднена область завжди веде себе подібно до діелектрика!). Знову ж таки ми тут маємо традиційне обмеження. Тобто отримані аналітичні вирази для інверсних зарядів, потенціалів та струмів вірні тільки у випадку протікання ''стаціонарного струму стока'', а у випадку змінного струму електричні параметри будуть іншими, оскільки концепція ''квазірівнів Фермі'' по Са і тут уже не буде працювати.
Рядок 67:
де <math>V_S </math> — макроскопічний потенціал вздовж каналу (збігається з мікроскопічним!), який біля електрода стока збігається із стоковою напругою.
Таким чином, подача змінної напруги на електрод затвора в потенції може зруйнувати як поперечну, так і повздовжню термодинамічну квазірівновагу, а значить і концепція ''квазірівнів Фермі'' Шоклі-Са буде не придатна для опису
[[Файл:Mosfet linear.svg|thumb|Інверсний канал та вплив на нього напруги на стоці U<sub>DS</sub> ≠ 0)]]
Рядок 78:
4) дифузний струм в каналі достатньо малий у порівнянні з дрейфовим струмом, тому ним можна знехтувати;
5) генерацією та рекомбінацією в області каналу можна знехтувати;
6) обернені струми
В загальному випадку дрейфовий струм стока <math>I_D</math> записується у вигляді:
|