3582318390

AGH, WIET	ELEMENTY ELEKTRONICZNE - LABORATORIUM	Rok 1 EiT
Nr ćwiczenia: 9	Temat: Tranzystory połowę MOS
Data wykonania: 20-05-2013	Imię i nazwisko:	Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk uapięciowo-prądowych tranzystorów u-MOSFET i p-MOSFET, tworzących paty komplementarne w układzie scalonym CD4007 .Wyniki pomiarów pozwolą na określenie wartości parametrów występujących w schematach zastępczych tych tranzystorów. Następnym etapem będzie badanie inwertera zbudowanego z paty tranzystorów uMOS i p-MÓS

2. Teoria:

-Tranzystor MOSFET:

Jest to tranzystor połowy z izolowaną bramką. W technologii MOSFET tranzystory są produkowane w formie trzech warstw Dolna waistwa to płytka wycięta z monokryształu krzemu lub krzemu domieszkowanego germanem. Na płytkę tę napyla się bardzo cienką warstwę krzemionki lub innego denku metalu lub półmetalu, która pełni funkcję izolatora. Warstwa ta musi być ciągła (bez dziur), ale jak najcieńsza. Obecnie w najbardziej zaawansowanych technologicznie procesorach warstwa ta ma grubość pięciu cząsteczek denku. Na warstwę tlenku napyla się z kolei bardzo cienką warstwę dobrze przewodzącego metalu (np. złota). Układ trzech warstw tworzy prosty tranzystor lub pojedynczą bramkę logiczną układu procesora.

-Zasada działania:

Tranzystor MOS polaryzuje się tak, żeby jeden rodzaj nośników (nie ma nośników większościowych i mniejszościowych - elektrony w kanale typu N, dziury w kanale typu P) płynął od źródła do drenu.

Wyróżnia się dwa zakresy pracy zakres nienasycenia (liniowy, triodowy), zakres nasycenia (pentodowy)

Zakres pracy tranzystora determinuje napięcie dren-źródło (&DS) -jeśli jest ono większe od napięcia nasycenia DSsał), wówczas tranzystor znajduje się w zakresie nasycenia.

Zakres nienasycenia:

Ł DS < £ DSsat

rr    rr

Jeśli napięcie bramka-źródlo ^uG'5'jest mniejsze od napięcia progowego (tworzenia kanału) ^UT, to

prąd dren-źródło jest zerowy. Gdy napięcie progowe zostanie przekroczone wówczas na skutek działama pola elektiycznego pizy powierzchni półprzewodnika powstaje warstwa inwersyjna -warstwa półprzewodnika o przeciwnym typie przewodnictwa niż podłoże. Warstwa inwersyjna ma więc taki sam typ przewodnictwa jak obszary drenu i źródła, możliwy jest więc przepływ prądu od drenu do źródła. Warstwa inwersyjna tworzy kanał. Tak jest w przypadki tranzystorów z kanałem indukowanym, natomiast w tranzystorach z kanałem wbudowanym istnieje on nawet przy zerowym napięciu '-■ GS.

Zakres nasycenia

&DS > UoSsat

Gdy kanał już ismieje, zwiększanie napięcia dren-źródło powoduje zwiększanie prądu drenu. To z kolei powoduje odkładanie się pewnego napięcia na uiezerowej rezystancji kanału. Napięcie to powoduje zmniejszenie różnicy potencjałów między bramką a kanałem, czego wynikiem jest

Tranzystor połowy

MOSrFT-fs , dren

c

liłftmka'

|^D

4

G

bramka

vf>SFFT-P

źród-u 5

w-| b

| dren

naPISWl I l ii.igł