Зависимость емкости конденсатора (МДП - процесс) от частоты. - раздел Электроника, Расчитать минимальный коэффициент усиления выходного транзистора простейшего ТТЛ вентиля При Экспериментальном Измерении Вольт-Фарадных Характеристик Мдп-Структур Важ...
При экспериментальном измерении вольт-фарадных характеристик МДП-структур важное значение имеет частота измерительного сигнала ω. Это связано с тем, что процессы захвата и выброса на поверхностные состояния, а также изменения заряда свободных носителей в инверсионном слое, характеризующие соответствующие емкости Css и Csc, имеют конечные времена τ, сравнимые с периодом обычно используемого в эксперименте сигнала. Напомним, что изменение заряда Qn в инверсионном слое характеризуется генерационно-рекомбинационным процессом и определяется временем жизни неосновных носителей τn в ОПЗ. Характерное время захвата и выброса на поверхностные состояния определяется постоянной времени τ этих состояний. В зависимости от частоты измерительного сигнала различают два метода - метод высокочастотных C-V характеристик и квазистатический C-V метод.
=Квазистатический C-V метод
В области низких частот, когда период измерительного сигнала существенно больше времени жизни неосновных носителей τn в ОПЗ и постоянной времени поверхностных состояний τ (ω-1 >> τn, τ), полная емкость МДП-структуры определяется суммой всех емкостей, входящих в уравнение (3.99). Вольт-фарадная характеристика, измеренная при этом условии, получила название равновесной низкочастотной C-V кривой. Характерный вид таких кривых обсуждался ранее (см. рис. 3.14).
Экспериментально низкочастотные кривые получают, обычно используя квазистатический C-V метод. Сущность этого метода сводится к тому, что измеряется ток смещения через МДП-систему при линейной развертке напряжения VG, и величина тока смещения Iсм оказывается пропорциональной емкости МДП-структуры. Действительно, если
(3.102)
то величина тока смещения Iсм, согласно (3.97),
(3.103)
Если емкость МДП-структуры зависит от напряжения C = C(VG), то и ток смещения также будет зависеть от напряжения Iсм = Iсм(VG).
Требование низкой частоты ω-1 >> τn, τ для измерения равновесных низкочастотных кривых обуславливает малые величины скорости изменения напряжения α = dU/dt в уравнении (3.103). Обычно величина α составляет α = 10-4÷10-2 В/с.
=Метод высокочастотных C-V характеристик
Сущность метода высокочастотных характеристик заключается в том, что используется для измерения емкости МДП-структуры малый переменный сигнал с периодом, существенно меньшим, чем время жизни неосновных носителей и время перезарядки поверхностных состояний (ω-1 << τn, τ).
При этих условиях заряд в инверсионном канале Qn не успевает следовать за изменением переменного напряжения, и емкость неосновных носителей Cn равна нулю. Следовательно, емкость ОПЗ Csc в (3.99) будет обусловлена в обогащении основными носителями, а в обеднении и инверсии - только слоем обеднения CB. Поскольку поверхностные состояния не успевают перезаряжаться с частотой переменного тестирующего сигнала, то их емкость также равна нулю (Css = 0). Таким образом, емкость МДП-структуры на высокой частоте определяется только емкостью диэлектрика C0 и емкостью области пространственного заряда Csc без учета емкости неосновных носителей Cn. Кроме малого по амплитуде измерительного напряжения в этом методе к МДП-структуре прикладывается постоянное напряжение VG, изменяющее ее емкость C.
Обычно это напряжение VG подают от генератора линейно меняющегося напряжения. Полученную вольт-фарадную характеристику записывают на двухкоординатный самописец. Выберем соотношение емкости C МДП-структуры и нагрузочного сопротивления RH такое, чтобы всегда выполнялось условие RC = 1/ωC >> RH. Пусть с генератора переменного напряжения на МДП-структуру подается малое напряжение 
, причем U < kT/q. Тогда ток через нашу емкость C и нагрузку RН будет:
(3.104)
Падение напряжения на нагрузочном сопротивлении URH равно:
(3.105)
Таким образом, падение напряжения на нагрузочном сопротивлении URH пропорционально емкости МДП-структуры. После усиления этого сигнала узкополосным усилителем и детектирования с использованием синхродетектора для выделения только емкостной составляющей в сигнале, мы получаем отклонение пера на самописце по координате Y, пропорциональное емкости МДП-системы. Меняя величину VG и подавая сигнал генератора развертки VG одновременно на МДП-структуру и ось X самописца, получаем запись высокочастотной вольт-фарадной характеристики. Для получения абсолютных значений в отсчете емкости вместо МДП-структуры подключают калибровочную емкость
Все темы данного раздела:
Принцип работы транзистора Шоттки.
Транзисторы Шоттки отличаются от обычных биполярных транзисторов тем, что они не входят в глубокое насыщение, следовательно, в их базах в открытом состоянии накапливается мало носителей заряда, и в
Как влияет облучение на характеристики р-n перехода.
Реакция интегральных микросхем (ИМС) на ионизирующее излучение обусловлена, в первую очередь, зависимостью параметров её элементов от эффектов смещения и ионизации. В свою очередь, конкретный вид э
Масштабирование. Основные принципы
Даже при одинаковом минимальном размере нормы проектирования обычно отличаются у различных компаний и процессов. Это превращает задачу переноса существующей разработки на другой процесс в весьма тр
Принцип работы транзистора в инверсном режиме
Биполярным транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий в своей структуре два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода, и предназначенный, в частно
Первый и второй закон Мура.
Закон Мура — эмпирическое наблюдение, сделанное в 1964 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы), в процессе подготовки выступления Г. Муром (одним из основателей Intel). Он выска
Тиристор. Принцип работы
Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями , имеющий три и более взаимодействующих выпрямляющих перехода , вольт- амперная характеристика которого имеет участок с отриц
Туннельный диод Принцип работы.
Принцип работы туннельного диода (TД ) основан на явлении туннельного эффекта в p-n-переходе, образованном вырожденными полупроводниками. Это приводит к появлению на вольт- амперной характеристике
Метод измерения динамических параметров интегральных схем.
К динамическим параметрам, характеризующим свойства микросхемы в режиме переключения, относятся: время задержки сигнала при включении - интервал времени между входными и выходными импульсами
Типы конденсаторов в интегральном исполнении
Принцип действия конденсаторов основан на способности накапливать на обкладках электрические заряды при приложении между ними напряжения. Количественной мерой способности накапливать электрические
Вентильные матрицы
Структура вентильной матрицы состоитиз так называемых базисных ячеек (вентилей) и связей между ними, реализованныхна кристалле посредством канальной технологии. Ячейкисодерж
Конструктивные и тепловые ограничения при проектировании интегральных схем
Основной единицей в определении норм проектирования является минимальная ширина линии. Т.е минимальный размер на фотошаблоне, который может быть надежно перенесен на полупроводников
Модель Эберса-Молла биполярного транзистора
Передаточная модель Эберса-Молла
Модель базируется на эквивалентной схеме. Расчетные формулы, объединим в систему
Способы включения биполярного транзистора.
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх
Полевой транзистор. Принцип действия
Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором. Все они имеют три электрода: исток (источник носителей тока), затвор (управляющий электрод) и сток (элек
Полевой транзистор с управляющим p-n переходом
Рис. 1. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом
Полевой транзистор с управляющим p-n переходом — это полевой транзистор, затвор которого изолирован (то
Биполярный транзистор. Принцип работы
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с че
Современные системы автоматической идентификации.
Основные:
Биометрические
Дактилоскопические
Штих-коды и чип-карты
RFID (это он в основном будет спрашивать!!!)
У всех недостатки в точности громоздкости
Полупроводниковые приборы с N - образными характеристиками.
S-приборы полупроводниковые приборы, действие которых основано на S-oбразной вольт-амперной характеристике, на которой есть один (АВ) или несколько участков с отрицательным сопротивлением. У полупр
Система параметров логических элементов.
Основными параметрами цифровых интегральных схем являются их быстродействие, потребляемая мощность, коэффициент объединения по входу, коэффициент разветвления по выходу, устойчивость против внешних
Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением.
Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями , имеющий три и более взаимодействующих выпрямляющих перехода , вольт- амперная характеристика которого имеет участок с отриц
Конструкция и принцип работы многоэмиттерного транзистора.
Многоэмиттерный транзистор (МЭТ) это биполярный транзистор, который имеет несколько эмиттерных областей. Различают МЭТ в которых эмиттерные области объединены одним внешним выводом, и МЭТ в которых
Закон Мура. Степень интеграции интегральных схем.
Зако́нМу́ра — эмпирическое наблюдение, сделанное в 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы), в процессе подготовки выступления Гордоном Муром (одним из основателей
Многослойные полупроводниковые структуры
Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетерост
Инжекционный вентиль. Принцип работы.
Базовый логический элемент (ЛЭ) в литературе называемый вентилем. Элементы интегрально-инжекционной логики выгодно отличаются простотой технологии и конструкции, так как состоят из биполярных транз
Расчет параметров интегрального резистора.
Все расчеты проводятся по упрощенной схеме с использованием табличных значений из справочника. Выбираем ширину базовой области для резистора:
Низкоомные резисторы с номиналом R ≤ 1 к
Формула коэффициента усиления биполярного транзистора.
Одним из важнейших применений биполярного транзистора является усиление колебаний . На вход транзистора подаётся маломощный управляющийсигнал . Под действием входного переменного сигнала изменяются
Чем отличается реальная вольтамперная характеристика р-п перехода от теоретической.
Вольт- амперная характеристика p-n-перехода представляет собой зависимость тока через p-n-переход от величины и полярности приложенного напряжения. При выводе вольт- амперной характеристики можно п
Как называются приборы, основанные на контакте металл-полупроводник.
Диод Шоттки (также правильно Шотки, сокращённо ДШ) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера
Нарисуйте схему устройства транзистора с изолированным затвором и объясните его принцип действия.
Транзисторы с изолированным затвором.Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Фи
Объясните принцип действия динистора.
Тиристоры - это общее название четырехслойных и пятислойных полупроводниковых приборов, имеющих структуру типа P-N-P-N или P-N-P-N-P.
Динистор - это тиристор, который имеет только два выво
Назовите параметры тиристоров.
Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) p-n-переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который испол
Что такое заказные и полузаказные интегральные схемы.
В отличие от стандартных интегральных схем (ИС), заказные интегральные схемы (Customer Specific Integrated Circuit — CSIC) разрабатываются в соответствии с требованиями заказчика и предназначены дл
Как называются приборы, основанные на контакте металл-полупроводник.
Диод Шоттки (также правильно Шотки, сокращённо ДШ) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в
Нарисуйте схему устройства транзистора с изолированным затвором и объясните его принцип действия.
Транзисторы с изолированным затвором.Полевой транзистор с изолированным затвором – это транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. Фи
Объясните принцип действия динистора.
Тиристоры - это общее название четырехслойных и пятислойных полупроводниковых приборов, имеющих структуру типа P-N-P-N или P-N-P-N-P.
Динистор - это тиристор, который имеет только два выво
Назовите параметры тиристоров.
Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) p-n-переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который испол
Что такое заказные и полузаказные интегральные схемы.
В отличие от стандартных интегральных схем (ИС), заказные интегральные схемы (Customer Specific Integrated Circuit — CSIC) разрабатываются в соответствии с требованиями заказчика и предназначены дл
Ависимость емкости конденсатора (МДП - процесс) от полярности подаваемого напряжения
Одним из наиболее распространенных методов изучения свойств структур металл - диэлектрик - полупроводник является метод, основанный на анализе зависимости емкости МДП-структуры CМДПот на
Зависимость емкости конденсатора (биполярный тех.процесс) от напряжения.
В качестве конденсаторов, т. е. пассивных элементов полупроводниковых ИМС, чаще всего находят применение обратно-смещенные р-n переходы, возможно использование прямо-смещенных переходов. Кр
Нарисуйте график зависимости мощности потребления от частоты для КМОП-схем.
Обеспечение работы КМОП-схем в маломощном режиме
Имеется несколько типовых рекомендаций, которых следует придерживаться для того, чтобы добиться работы КМОП-приборов в режиме с низким знач
Нарисуйте вертикальную структуру биполярного транзистора с диодом Шоттки.
Наибольшее распространение получили транзисторы, имеющие вертикальную структуру, в которой все выводы от областей транзистора расположены в одной плоскости на поверхности подложки Такая структура н
Принцип построения кольцевого генератора.
Кольцевые генераторы наиболее широко используют для измерения средней задержки ЛЭ в составе БИС. Эти ЛЭ имеют очень малые емкости нагрузки по сравнению с входной емкостью измерительного прибора, на
Принцип работы логического вентиля с тремя устойчивыми состояниями.
В ЛЭ КМОП очень просто реализуют элементы с тремя устойчивыми состояниями. Для этого последовательно с транзисторами инвертора включают два комплементарных транзистора VT1, VT4 (рисунок 20,а), упра
Влияние температуры на параметры биполярного транзистора.
Влияние температуры на работу биполярного транзистора обусловлено тремя физическими факторами: уменьшением потенциальных барьеров в переходах, увеличением тепловых токов переходов и увеличением коэ
Новости и инфо для студентов