Cấu kiện điện tử - vật liệu điện tử - Dư Quang Bình - 4

Trong vùng nghèo không có các hạt tải điện tự do, nên vẫn không thể có dòng điện xuất hiện giữa cực Nguồn và Máng. Tuy nhiên, cuối cùng khi điện áp Cổng-Kênh tăng lên vượt quá giá trị điện áp Ngưỡng VTN, như ở hình 3.3c, thì các điện tử chảy vào từ vùng Nguồn, Máng và Đế để hình thành nên một lớp đảo kết nối vùng n+ Nguồn với vùng n+ Máng, tức là có một điện trở kết nối tồn tại giữa các cực Nguồn và Máng. Nếu đặt vào giữa hai cực Máng và Nguồn...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu kiện điện tử - vật liệu điện tử - Dư Quang Bình - 4CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 59vùng Cổng, và vùng Nghèo này sẽ kết hợp với các vùng nghèo của Nguồn và Máng như đã chỉ ởhình 3.3b. Trong vùng nghèo không có các hạt tải điện tự do, nên vẫn không thể có dòng điệnxuất hiện giữa cực Nguồn và Máng. Tuy nhiên, cuối cùng khi điện áp Cổng-Kênh tăng lên vượtquá giá trị điện áp Ngưỡng VTN, như ở hình 3.3c, thì các điện tử chảy vào từ vùng Nguồn, Mángvà Đế để hình thành nên một lớp đảo kết nối vùng n+ Nguồn với vùng n+ Máng, tức là có mộtđiện trở kết nối tồn tại giữa các cực Nguồn và Máng. Nếu đặt vào giữa hai cực Máng và Nguồnmột điện áp dương thì các điện tử trong kênh sẽ trôi trong điện trường và tạo nên dòng điện quacác cực Máng và Nguồn. Dòng trong transistor NMOS luôn luôn chảy vào ở cực Máng, quakênh dẫn và ra ở cực Nguồn. Cực Cổng được cách ly với kênh dẫn, nên sẽ không có dòng cổngdc và ta có: iG = 0. Các tiếp giáp pn giữa vùng máng với vùng đế, vùng nguồn với vùng đế (vàcũng được tạo ra giữa vùng kênh dẫn với vùng đế) phải luôn luôn được phân cực nghịch để đảmbảo chắc chắn là chỉ có một dòng rò do phân cực nghịch nhỏ để có thể được bỏ qua. Như vậy, tacó thể xem rằng iB=0. Đối với một MOSFET như ở hình 3.3a, một kênh dẫn được cảm ứng nhờđiện áp đặt vào Cổng để có sự dẫn điện xảy ra. Điện áp Cổng sẽ “tăng cường” độ dẫn điện củakênh dẫn, nên MOSFET loại này có tên gọi là loại dụng cụ hoạt động ở chế độ tăng cường.c) Đặc tuyến i-v của transistor NMOS ở vùng tuyến tính.Để xác định biểu thức về quan hệ của dòng điện chảy qua các cực của transistor NMOS theo cácđiện áp đặt vào các cực, ta có thể xem rằng dòng iG và iB đều bằng 0 (đã xét ở trên).Vì vậy, dòng điện vào ở cực Máng phải bằng với dòng điện chảy ra ở cực Nguồn nên ta có: iS = iD = iDS (3.1)Biểu thức cho dòng Máng-Nguồn iDS có thể được viết bằng cách xem xét dòng điện tích chảytrong kênh dẫn ở hình 3.4. Điện tích của điện tử trên một đơn vị độ dài (gọi là điện tích đường)tại một điểm bất kỳ trong kênh dẫn sẽ bằng: Q = −WC ox (vox − VTN ) C/ cm, đối với điều kiện vox ≥ VTN (3.2)Trong đó: C = ε ox / Tox , là điện dung của lớp ôxit trên một đơn vị diện tích (F/ cm2) ox εox là điện môi của lớp ôxít (F/ cm). [Đối với dioxide Si, thì εox= 3,9ε0 , khi đó: điện môi của không khí ε0 = 8,854x10-14 F/ cm] Tox là độ dày của lớp ôxit (cm).Điện áp vox là điện áp đặt ngang qua lớp ôxít, và nó sẽ tùy thuộc vào vị trí trong kênh dẫn: vox = vGS - v(x) (3.3) trong đó v(x) là điện áp tại điểm x nào đó trong kênh dẫn so với nguồn. Hãy lưu ý rằng vox phải vượt quá giá trị VTN để tồn tại lớp đảo, như vậy Q’ sẽ bằng 0 cho đến khi vox > VTN. Tại vị trí đầu cực Nguồn của kênh dẫn, vox = vGS, và vox sẽ giảm xuống đến giá trị vox = vGS - vDS tại vị trí đầu cực Máng của kênh dẫn. Dòng trôi của điện tử tại một điểm bất kỳ trong kênh được cho bởi tích của điện tích trên một đơn vị độ dài nhân với vận tốc vx : i(x) = Q’(x) vx(x) (3.4) Điện tích đường Q’ được cho bởi biểu thức (3.2), và vận tốc trôi vx của điện tử trong kênh dẫn được xác định theo độ linhđộng của điện tử và điện trường đặt ngang qua kênh dẫn: [ ] i ( x ) = Q v x = − WC (v ox − VTN ) [− µn E x ] (3.5) oxThay thế các giá trị của điện trường ngang (theo phương x) và vox vào (3.5) ta có: i ( x ) = −µ nC W (vGS − v ( x ) − VTN ) ...