Эффект смещения подложки

Рассмотрим, как меняются характеристики МДП‑транзистора при приложении напряжения между истоком и подложкой. Отметим, что приложенное напряжение между истоком и подложкой при условии наличия инверсионного канала падает на обедненную область индуцированного р‑n перехода.

В этом случае при прямом его смещении будут наблюдаться значительные токи, соответствующие прямым токам р‑n перехода. Эти токи попадут в стоковую цепь и транзистор работать не будет. Поэтому используется только напряжение подложки, соответствующее обратному смещению индуцированного и истокового р‑n перехода. По полярности это будет напряжение подложки противоположного знака по сравнению с напряжением стока. При приложении напряжения канал-подложка происходит расширение ОПЗ и увеличение заряда ионизованных акцепторов:

. (6.17)

Поскольку напряжение на затворе V_GS постоянно, то постоянен и заряд на затворе МДП‑транзистора Q_m. Следовательно, из уравнения электронейтральности вытекает, что если заряд акцепторов в слое обеднения Q_B вырос, заряд электронов в канале Q_n должен уменьшиться. С этой точки зрения подложка выступает как второй затвор МДП‑транзистора, поскольку регулирует также сопротивление инверсионного канала между истоком и стоком.

При возрастании заряда акцепторов в слое обеднения возрастет и пороговое напряжение транзистора V_Т, как видно из (6.3). Изменение порогового напряжения будет равно:

. (6.18)

Поскольку смещение подложки приводит только к изменению порогового напряжения V_Т, то переходные характеристики МДП‑транзистора при различных напряжениях подложки V_SS смещаются параллельно друг другу. На рисунках 6.6, 6.7 показан эффект влияния смещения подложки на проходные и переходные характеристики.

Рис. 6.6. Влияние напряжения смещения канал-подложка V_SS на проходные характеристики транзистора в области плавного канала V_DS = 0,1 В

Рис. 6.7. Переходные характеристики МДП‑транзистора при нулевом напряжении смещения канал-подложка (сплошные линии) и при напряжении V_SS = -10 В (пунктирные линии)