Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
24
3.UkładyCMOS
Rys.3.1.StrukturatranzystorapolowegoMOS
zkanałemwzbogacanymtypun
WcyfrowychukładachscalonychCMOSpodłożetypupzwyklejestzwieranedo
najniższegopotencjałuzasilania,abyzłączapnpowstałemiędzyobszaramiźródłaidre-
nu,atakżeutworzonymkanałemipodłożembyłyspolaryzowanewkierunkuzaporo-
wym.
RozpatrzmyprzykładtranzystoraNMOS,wktórympodłożejestzwartezeźród-
łemipodpiętedonajniższegopotencjału-masy,rys.3.2.Jeżelibramkętegotran-
zystorazkanałemwzbogacanymtypunspolaryzujesiędodatniowzględempodłoża
V
GB=V
GS>0,todziękidziałaniupolaelektrycznegoprzypowierzchnikrzemupod
bramką(obszarmiędzydrenemiźródłem)zaczynajągromadzićsięelektrony,adziury
(nośnikiwiększościowepodłoża)sąodpychanewgłąbkrzemu.Poprzekroczeniupewnej
wartościnapięciaV
GS=V
TN(zwanegonapięciemprogowymtranzystoraNMOS)nastę-
pujeinwersjatypupółprzewodnikazpnan(liczbaelektronówjestwiększaodliczby
dziur)wobszarzepodbramką,czyliźródłoidrenzostająpołączonekanałemtypun,
rys.3.2a,ijestterazmożliwyprzepływprąduprzezkanałtranzystora,gdytylkoV
DS>0.
WartośćtegoprądujeststerowanapoprzezrezystancjękanałuR
DS,którazkoleizależy
odnapięciasterującegoV
GS.
Prądprzepływającyprzeztranzystorpowodujespadeknapięcianarezystancjikana-
łuR
DS.Związaneztymnapięciempoleelektrycznesumujesięzpoprzecznympolem
elektrycznym(pochodzącymodnapięciasterującegoV
GS)wwynikuczegomalejegru-
bośćsamegokanału,rysunek3.2a.Efekttennazywanymodulacjąrezystancjikanału
powoduje,żezależnośćprądudrenuniejestliniowąfunkcjąnapięciaV
DS.DlanapięćV
DS
małychwporównaniuzV
GSzjawiskotojestniewielkieiprądpłynącyprzeztranzystor
wprzybliżeniuliniowozależyodV
DS.Dlategopracętranzystoradlanapięćspełniających
warunekV
DS<V
GS-V
TNnazywasięliniowymobszarempracytranzystoraMOSFET.
WzrostwartościV
DSpowodujezwiększeniedziałaniategoefektu,ażdocałkowitego
zanikuinwersjiwpunkciepołączeniakanałuzdrenemdlanapięciaV
DS=V
DSsat=
=V
GS-V
TN.DalszywzrostnapięciaV
DS>V
GS-V
TNpowodujeprzesuwanietegopunktu
wkierunkuźródła-efektmodulacjidługościkanału,rysunek3.2b.Mówimywówczas,
żetranzystorpracujewobszarzenasycenia,wktórymprąddrenuwbardzoniewielkim
stopniuzależyodnapięciaV
DS.Napierwszyrzutokamogłobysięwydawać,iżwraz
zprzerwaniempołączeniakanałuzdrenemprądtranzystorazaniknie.Jednakżeelek-
tronyznajdującesięwkanalepodotarciudojegokońcasąwstrzykiwanedoobszaru
zubożonego,wktórymnatężeniepolaelektrycznegopowodujeichtransportdodrenu.
