391 (19)

- 391

Trnazystor MIS

napięć drenu zmiany prądu I_D w funkcji napięcia U_ns są liniowe. W miarę wzrostu ujemnej wartości U_Ds zwiększa się wartość prądu I_D i na rezystancji kanału odkłada się znaczny spadek napięcia. Zatem — identycznie jak w tranzystorze PNFET — wzdłuż kanału występuje rozkład potencjału wzrastającego (co do wartości bezwzględnej) od źródła do drenu. Spadek napięcia w kanale powoduje zmniejszenie różnicy potencjałów między bramką a kanałem, tj. zmniejszenie natężenia pola elektrycznego, prostopadłego do powierzchni półprzewodnika. Ponieważ spadek napięcia w łamało zwiększa się w kierunku od źródła do drenu, zatem w tym samym kierunku zmniejsza się natężenie pola elektrycznego bramki, maleje więc również grubość kanału. To zjawisko powoduje modulację rezystancji kanału pod wpływem zmieniającego się napięcia drenu, czyli zostaje naruszona liniowa zależność prądu I_D w funkcji napięcia U_DS. Dalszy wzrost napięcia ujemnego U_DS prowadzi do całkowitego usunięcia inwersji w części kanału sąsiadującej z drenem. Taki stan nazywa się odcięciem kanału. Wartość napięcia U _Ds, której odpowiada zanik inwersji w punkcie Y — L (rys. 6.2(ib) i odpowiadający mu punkt b na charakterystyce Id(Uds)< nosi nazwę napięcia nasycenia U_Dsat, przy' czym

(6.67)

U Dsat — U_cs-U_r

Dla zakresu napięć |U_m| > \U_Dsat\ prąd drenu osiąga, praktycznie biorąc, wartość stałą (punkt c na charakterystyce I_d(Uds))- Wzrost napięcia ujemnego U_DS powyżej wartości U_Dsat powoduje rozszerzenie się obszaru zubożonego przy' drenie i punkt odcięcia, oznaczony na rys. 6.26c literą Y, przesuwa się w stronę źródła. Jednakże spadek napięcia na części przewodzącej kanału (odcinek od źródła do punktu Y) pozostaje stały i równy wartości U_Dsnt. W punkcie Y nośniki ładunku są wstrzy^r-kiwane do obszaru zubożonego, który spełnia podobną funkcję jak ładunek przestrzenny złącza baza-kolektor w tranzystorze bipolarnym. Dyskusja zjawisk zachodzących po odcięciu kanału jest równie trudna jak dla tranzystora PNFET. Jeżeli przyjmie się, że zwiększenie napięcia U_DS powoduje niewielkie zmiany' szerokości obszaru zubożonego (odcinek od punktu Y do L), to prąd drenu — praktycznie biorąc — nie zmienia się. Tak jak dla tranzystora PNFET mówi się wówczas, że tranzystor MIS pracuje w zakresie nasycenia.

Wpływ napięcia podłoża, TJ,_1S ^ 0    6.3.1.4

Spolaryzowanie podłoża w stosunku do źródła uziemionego powoduje modulację konduktancji kanału. Zatem podłoże może być uważane za swego rodzaju drugą bramkę w tranzystorze MIS. Wpływ polaryzacji podłoża na konduktację kanału tłumaczy się następująco. Podłoże stanowi wraz ze źródłem złącze n-p⁺ oraz z kanałem złącze n-p (nie w sensie metalurgicznym, lecz fizycznym). Jeżeli to złącze spolaryzuje się zaporowo, to jego warstwa zaporowa (obszar zubożony) rozszerza się w głąb półprzewodnika, tj. do podłoża oraz do kanału. Powoduje to zarazem zmniejszenie ładunku nośników' prądu w warstwie inwersyjnej, czyli zmniejszenie grubości kanału, tj. wzrost rezystancji kanału. Przy stałych napięciach U_GS, U_DS maleje prąd drenu, co odpowiada wzrostowi wartości bezwzględnej napięcia progowego. Można wykazać, że w przybliżeniu

(6.68)