387 (14)

- 387

Tranzystor MIS

Dla ścisłości należy dodać, że w tranzystorach z kanałem zubożanym możliwa jest również praca ze wzbogacaniem. Na przykład w tranzystorach pokazanych na rys. 6.23 można uzyskać zwiększenie konduktancji kanału (zwiększenie prądu drenu) polaryzując bramkę napięciem dodatnim. W związku z tym niekiedy można spotkać nazwę: tranzystory typu zubożanie/wzbogacanie. Będziemy jednak stosować tradycyjną nazwę: tranzystory z kanałem zubożanym.

Reasumując rozważania nad klasyfikacją tranzystorów' MIS, przyjmiemy podział na tranzystory z kanałem zubożanym lub wzbogacanym jako nadrzędny, przy czym pierwsze mogą mieć kanał wbudowany lub indukowany, a drugie tylko indukowany. Stwierdzono już wcześniej, że w uproszczonej analizie nie ma istotnych różnic między tranzystorem z kanałem wbudowanym, a tranzystorem z kanałem indukowanym. Należy teraz dodać, że różnice między tranzystorem z kanałem wzbogacanym a tranzystorem z kanałem zubożanym dają się sprowadzić do jednej formalnej różnicy wartości napięcia progowego (napięcie U_GS, przy którym następuje przejście ze stanu nieprzewodzenia do przewodzenia). Dlatego szczegółowe rozważania przeprowadzimy dla jednego rodzaju tranzystora, tj. dla tranzystora z kanałem wzbogacanym typu p. Wyniki tych rozważań można bez trudu odnieść do pozostałych rodzajów tranzystorów MIS po uwzględnieniu odpowiednich zmian formalnych (jak np. zmiana wartości napięcia progowego, zmiana polaryzacji itp.). Tak jak dla tranzystora PNFET rozpatrzymy procesy fizyczne, warunkujące określono przebiegi podstawowych charakterystyk tranzystora, tj.:

—    przejściowej I_D(U_GS)\_UDS=_const

—    wyjściowej I_D{U_DS)\

Ucs~ const

W tranzystorze MIS należy również uwzględniać wpływ polaryzacji podłoża (U_BS # 0) na te charakterystyki.

Charakterystyka przejściowa—pojęcie napięcia progowego    6.3.1.2

Rozpatrzymy zjawiska określające przebieg charakterystyki przejściowej, tj. zależność prądu drenu (prądu wyjściowego) od napięcia bramka-źródło (napięcia wejściowego) dla przypadku bardzo małego napięcia drou-źródło {U_DS < 0). Przyjmuje się również, że źródło jest zwarte z podłożem i uziemione. Zmieniając napięcie U_GS od wartości dodatnich do dużych wartości ujemnych uzyskuje się w półprzewodniku stany akumulacji, zubożenia lub inwersji. Ograniczymy się do zilustrowania ładunków oraz poziomów energetycznych w obszarze półprzewodnika znajdującym się pod bramką dla najbardziej interesującego przypadku inwersji (rys. 6.24). Na rysunku 6.24a przedstawiono ładunki i linie sił pola elektrycznego pod bramką tranzystora. Rozkład ładunków ilustruje rys. 6.24b. Ładunek oznaczony przez Q'_sr reprezentuje efektywne działanie wszystkich czynników wewnętrznych, powodujących zagięcie pasm energetycznych półprzewodnika, tj. kontaktowej różnicy potencjałów, stanów powierzchniowych i ładunków nieskompensowanych w warstwie dielektryka (czynnikiem zewnętrznym jest napięoie U_GS ^ 0)^ł). Na rysunku 6.24e przedstawiono zagięcie pasm energetycznych przy powierzchni półprzewodnika, odpowiadające wartości potencjału powierzchniowego <p, = 2<p_F, przy której rozpoczyna się silna inwersja w obszarze przypowierzchniowym półprzewodnika (por. p. 3.3.1). Wartość

^ł> W rozdziale 3 przez Q_sr oznaczono efektywny ładunek stanów powierzchniowych, natomiast Q'„ uwzględnia ponadto wpływ kontaktowej różnicy 'potencjałów <p_ms, czyli Q_s, = = Q„-<prn,C, (Cl — pojemno&s dielektryka).

25*