) в выражении (2.29) Vd = 0 означает короткое замыкание стока (вы-хода) по переменному току. - Прим. ред.

С обогащением), в то время как уменьшение легирующей концентрации снижает Кпор. приводя в конечном итоге к работе прибора в режиме с обеднением.

В МОП-приборе допустима любая полярность напряжения затвор - исток без разрушения прибора или нарушения функционирования схемы. В полевых же транзисторах с рп-переходом на затворе всегда необходимо иметь напряжение, которое обеспечивало бы обратное смещение на переходе затвор - исток. Обратное смещение предотвращает протекание через за-тЁор чрезмерного тока и создает высокое входное сопротивление. Для поддержания обратного смещения перехода требуется, чтобы напряжение затвор - исток в р-канальном приборе было положительным, а в п-канальном - отрицательным.

Основное соотношение между током и напряжением, применяемое для описания работы МОП-транзистора п- или р-типа в области насыщения {Vbs > Упор), имеет вид

lD = (yas-V,o,f, (2.28)

где W - ширина канала, / - длина канала, а К - проводимость, величина которой зависит от процесса производства транзистора и не зависит от его топологии. Для прибора с обеднением пороговое напряжение Упор в выражении (2.28) необходимо заменить на напряжение отсечки Уотс- Наиболее удобным параметром для описания работы МОП-прибора или полевого транзистора с рп-переходом в режиме малого сигнала является крутизна gm, определяемая как )

==-r-iVos-V.o,). (2.29)

На фиг. 2.9 показана малосигнальная модель полевого транзистора, в которой используется параметр gm- Эта эквивалентная модель соответствует полевому прибору, включенному с общими истоком и подложкой, - конфигурация, применяемая обычно в аналоговых схемах.

В случае полевого транзистора с переходом Cgs есть емкость рп-перехода между затвором и каналом со стороны истока. Cds - емкость перехода между затвором и каналом со стороны стока, а гут - ток утечки перехода.

Для МОП-транзистора Cgg представляет действующее значение паразитной емкости между металлом затвора и областями Истока и подложки МОП-прибора. C<js - емкость рп-перехода сток - подложка прибора.

Сопротивлен ие с вых - это выходное сопротивление [толевого транзистора, включенного с общим истоком в режиме малого сигнала. Наиболее важным параметром, служащим показателем согласованности полевых приборов, является напряжение сдвига. Это разностное напряжение между затворами двух согласованных полевых приборов, токи стоков которых равны. В идеальном случае Ксдв должно равняться нулю, однако в результате неточности в топологии затвора и недостаточной однородности диффузии и оксидирования, используемых при изготовлении прибора, всегда имеется некоторое конечное напряжение сдвига. Для полевых транзисторов типично Ксдв ~ Ю мВ при токах Ьт 0,01 до 1,0 мА.

-о Сток

о Исток и

Фиг. 2.9. Малосигнальная модель полевого транзистора

При попытке оптимизировать топологию прибора возникает противоречие. Емкость затвора пропорциональна его площади (lyw), в то время как крутизна пропорциональна отношению ширины канала к его длине (wjl). Для того чтобы емкость, отнесенная к единице крутизны gm, была минимальной, следует минимизировать выражение

C KiJJXw) gm KAwll) - 3,

(2.30)

где К - постоянные размерности. Выражение (2.30) минимизируется, если делать длину канала как можно короче. С другой стороны, оптимальное согласование полевых транзисторов требует постоянства геометрических размеров канала. Этого можно достичь, выбрав как можно большее значение для наименьшего размера, которым в худшем случае может оказаться длина канала. Таким образом, при расчете прибора дилемма заключается в том, что для минимизации отношения C/gm требуется малая длина канала, а для лучшего согласования приборов его длина должна быть большой.

2.5. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ДИОДЫ

Интегральные диоды можно создать, используя любые возможные в монолитной структуре рп-переходы. Однако только два перехода в основной прп-структуре непосредственно при-

ГОДНЫ ДЛЯ схемных применений. Этими переходами являются переходы база - эмиттер и база - коллектор. Диод коллектор-подложка неудобен в использовании, поскольку егоаноД

Диодное включение

Обозначение

Последовательное сопротивление

Напряжение обратного пробоя

Паразитный ргер-тран-зистор

Низкое

Низкое (-/•l + z-JPo)

Низкое («7 В)

Низкое (=«7 В)

Высокое

Высокое О 40 В)

Есть

Высокое

Высокое О 40 В)

Есть

Высокое

Низкое О 7 В)

Есть

Эти паразитные транзисторы имеются только в схемах с изоляцией переходами. В ДИ-процессе наличие паразитных биполярных транзисторов невозможно.

и - объемные сопротивления соответственно базовой и коллекторной областей транзистора.-Яр«л{. ред.

Фиг. 2.10. Сравнение существующих диодных включений ири-транзистора.

(подложка) подключен к точке схемы с наиболее отрицательным напряжением. На фиг. 2.10 показано пять возможных диодных включений с использованием база-эмиттерного, или база-коллекторного переходов, или же их обоих.

Наиболее значительными паразитными элементами являются Последовательные объемные сопротивления между .выводами?