|
МДЯ-транзисторлар тузулиши ва ишлаш тамойили
|
| bet | 5/5 | | Sana | 10.12.2023 | | Hajmi | 0,6 Mb. | | #115201 |
Bog'liq Xudaykulov XМДЯ-транзисторлар тузулиши ва ишлаш тамойили
Яримўтказгич асосида тайёрланган н-каналли МДЯ-транзисторнинг реал структураси 3-расмда кўрсатилган. Майдон еффектини ҳосил қилувчи метел електродни затвор (Z) деб аташади. Қолган иккита електродларни исток (I) ва сток (S) деб аташади. Каналнинг ишчи ташувчилари (мос келувчи кучланиш қутубларида) келадиган електрод стокдир. Aгарда канал н-турда бўлса, ишчи ташувчилар – електронлар ва сток қутуби мусбат бўлади. Истокни одатда таглик (T) деб аталувчи асосий яримўтказгич пластинасига улашади.
Ишлаш принсипи. Сиртнинг мувозанатли потенсиали нолга тенг ( S0 0 ) бўлган идеал ҳолатда n-каналли МДЯ-транзистор қуйидагича ишлайди. Затвор исток билан уланган бўлсин, яъни UZI 0. Бу ҳолатда канал мавжуд бўлмайди ва сток ҳамда исток орасидаги йўлда иккита қарама қарши уланган p-n+-ўтиш бўлади. Шунинг учун UsI кучланиши берилганда сток занжиридаги ток жуда кичик бўлади. Aгарда затворга манфий кучланиш берилса, сирт олди қатлами коваклар билан бойитилади; бунда ишчи занжирда ток кам ўзгаради. Aгарда затворга янада катта мусбат силжиш UZI 0 берилса, дастлаб камбағаллашган қатлам (аксепторларнинг ҳажмий заряди) ҳосил бўлади. Сўнгра електронларнинг инверсион қатлами ҳосил бўлади, яъни ўтказувчи канал. Шундан сўнг сток токи якуний қийматга ега бўлади ва затвордаги кучланишга боғлиқ бўлади. Бу МДЯ-транзисторнинг режимидир. Кириш токи (затвор занжирида) кам бўлганлиги учун қувват бўйича кучайтириш бўлади. Мувозанат ҳолатда мавжуд бўлмаган ва ташқи кучланиш таъсирида ҳосил бўлувчи каналлар индуксион (ҳосил бўладиган) дейилади. Ҳосил бўлган каналнинг қалинлиги (1-2 нм) деярли ўзгармасдир. Шунинг учун канал ўтказувчанлигининг модулясияси ташувчилар консентрасиясининг ўзгариши туфайлидир. Канал ҳосил бўлишига олиб келувчи затвордаги кучланишни остонавий кучланиш деб аташади ва U0 билан белгиланади. Каналнинг узунлиги L исток ва сток қатламлари орасидаги масофага тенг бўлса, кенлиги Z – мазкур қатламларнинг кенглигига тенгдир. Aгарда n-турдаги таглик танланса, исток ва сток қатламларини p+-турда қилинса, p-каналли ҳосил бўлинадиган МДЯ-транзистор ҳосил бўлади. Унга тескари қутубдаги остонавий ва ишчи кучланиш характерлидир:
U0 0, UZI 0, USI 0. МДЯ-транзистор тагликларини, канални ҳосил бўлишини осонлаштириш ва исток ҳамда сток ўтишларнинг тешилиш кучланишини ошириш мақсадида юқори солиштирма қаршиликка ега бўлган материалдан тайёрлашади. МДЯ-транзисторларнинг ишлаш механизми ва хоссалари бир ҳилдир. Бироқ айрим фарқ мавжуддир. Биринчидан, n-каналли транзисторларнинг ишчи ташувчилари – електронларнинг ҳаракатчанлиги ковакларникига қараганда уч марта катта бўлганлиги учун улар тезкор бўлади. Иккинчидан, n- ва p- каналли транзисторларнинг сиртолди қатламларининг структураси мувозанат ҳолатда фарқ қилади. Бу еса остонавий кучланиш катталигига таъсир қилади. Сиртолди қатлам структурасидаги фарқ, оксид мавжуд бўладиган мусбат заряднинг турлича таъсири билан тушунтирилади. N-турдаги тагликда маскур заряд p-канални ҳосил бўлишига тўсқинлик қилувчи бойитилган қатламни ҳосил қилади. Бунга мос равишда p-каналли транзисторда остонавий кучланиш катта бўлади. P-турдаги тагликда маскур заряд камбағаллашган қатламни ҳосил қилади, яъни n-канал ҳосил бўлишини йенгиллаштиради; шу сабабли n-каналли транзисторларда остонавий кучланиш камаяди. Баъзида оксиддаги мусбат заряд нафақат камбағаллашган, балки инверс қатламни ҳосил қилиши мумкин, яъни n-канални. Бундай канал нол кучланишда мавжуд бўлганлиги учун уни индуксияланган деб бўлмайди. Демак, остонавий кучланиш катталиги ўзининг оддий маъносини йўқотади. Мазкур турдаги транзисторларда канални мавжуд бўлган деб аташса, остонавий кучланиш ўрнига узиш кучланиши деган параметр киритилади.
Бу кучланишда мувозанатдаги инверсион қатламдаги електронлар сиртдан иттарилади ва мавжуд бўлган канал йўқ бўлади. Умуман олганда ички каналнинг мавжуд бўлиши МДЯ- транзисторларнинг ишлатилишига тўсқинлик қилмайди. Бундай транзисторлар затвордаги кучланишнинг иккала қутубида ишлайди: манфий қутубда канал ташувчилар билан камбағаллашган ва сток токи камаяди, мусбат қутубда канал бойитилади ва ток ошади. Затвордаги кучланишнинг битта қутубида ишласа ҳам канали ҳосил қилинадиган транзисторлар кенг тарқалгандир. Ички канал талаб қилинган ҳолларда канал, ионли легирлаш усули ёрдамида юпқа сирт олди қатлами кўринишида тайёрланади. Остонавий кучланиш. Затвордаги кучланиш, металл ва яримўтказгич сирти орасидаги солиштирма сиғим қанчалик катта бўлса, шунча кўп солиштирма зарядни яримўтказгичга келтиради. Демак, затвор-канал солиштирма сиғими затворнинг бошқариш қобилиятини аниқлайди. Шу сабабли у МДЯ- транзисторларнинг муҳим параметрларидан биридир. Бу сиғим C0 0d / d 2 .5 кўринишга егадир. Бу йерда d – диелектрик қалинлиги; d – диелектрик сингдирувчанлик. Катталик d ни камайтирилиши мақсадга муофиқдир, бироқ у диелектрикни тешилиши билан чеклангандир. Кремний оксиди қалинлигининг одатий қиймати d =0,01-0,1 мкм ни ташкил қилади. Aгарда d=0,03 мкм ва d=3,9 (SiO2 учун) десак, у ҳолда C01000 pF/mm2 га тенг бўлади. Остонавий U0 кучланишни иккита ташкил қилувчи ажратиш мумкин U0 U0F U0B 2.6 Ташкил қилувчи U0F – соҳани тўғрилаш кучланишидир: у мувозанатли сирт s0 потенсиалини нолга келтиради, яъни соҳанинг бошланғич букилишини йўқотади (1 ва 2 егри чизиқларни солиштиринг). 1.6 – расмда бошланғич букилиш канални ҳосил бўлиши учун керак бўлганга қарама қарши қилиб олинган.
Ташкил қилувчи U0B – соҳани букиш кучланишидир: у канални ҳосил бўлиши учун керак бўлган томонга соҳани букилишини (егри чизиқ 3) таъминлайди ва електростатик потенсиал сатҳини Ферми сатҳини кесиб ўтиши юз берадиган sm сирт потенсиалини ҳосил қилади. Шундай қилиб, U0F кучланиш яримўтказгични канал ҳосил қилишига тайёрлигини характерлайди; s0=0 бўлса, U0F=0 бўлади. Мувозанатли соҳа пастга букилган бўлса, U0F<0 бўлади. >U0B кучланиш еса сирт потенсиали нолга тенг бўлган идеал шароитдаги остонавий кучланишни аниқлайди. U0F кучланиш қуйидагича ифодаланади: U0F MS Q0s /C0, 2.7 бу йерда Q0s – сиртнинг мувозанатли солиштирма заряд бўлиб, у сирт ҳолатларининг зарядини ва диелектрикдаги кириш ионлари туфайли ҳосил бўлган зарядларни ўз ичига олади; MS – металл ва диелектрик орасидаги контакт потенсиаллар фарқи. Q0s катталик тажриба йўли билан олинади ва 510-9 - 510-8 Кл/см2 ни ташкил қилади. U0B кучланиш қуйидагича ифодаланади: Бу йерда - тагликдаги ҳажмий заряднинг таъсирини характерловчи коеффисийент (ya – яримўтказгичнинг диелектрик сингдирувчанлиги; N – киришма консентрасияси). Одатда sm2F деб олинади. Бу йерда F – яримўтказгич ҳажмида Ферми сатҳи ва електростатик потенсиал сатҳлари орасидаги фарқ модули. Мисол учун N=1016 sm-3 бўлса, F 0,3 V бўлади ва бундан sm =0,6 V лиги келиб чиқади; ифода (104)га муофиқ а510-8FV1/2sm2 бўлади. C0=10-7F/sm2 деб, (103,b) дан U0B1,0V ни оламиз. Тўлиқ остонавий кучланишнинг қиймати U0=0,5-1,5 V оралиғида ётади.
Хулоса: “Електроника ва схемалар” фанида транзистор ва инвертор схемалар бўйича курс ишлари мавжуддир. Малакавий битирув ишда МДЯ – транзисторида ясалган базавий мантиқий элементлар мўлжалланган дастур яратилди. Мустақил ишини бажаришда қуйидаги хулосаларга ега болдим булар МДЯ – транзисторида ясалган базавий мантиқий элементлари ишлаш механизми ва тузилиши, схемада белгиланиши, транзисторларнинг ва “Електроника ва схемала” фанидан кўпроқ тушунчаларни ўзлаштирдим. Ушбу қурс ишида юқорида таъкидлаб ўтилган маълумотларни ўзлаштириш бир қаторда қийматларни озлаштириш ва улардан фойдаланиш каби тушунчаларни ўзлаштирдим.
|
| |
