第二次习题课-2013.5.23下午两点基A404习题课.ppt

13.3一个P沟道的硅JFET在300K时有如下掺杂浓度Nd=5×1018cm-3，Na=3×1016cm-3 。沟道厚度为a=0.5um。 （a）估算内建夹断电压Vp0和夹断电压Vp。 （b）计算VGS=1V，VDS等于以下值时最小未耗尽沟道厚度a-h：（i）VDS=0,（ii）VDS=-2.5V，（iii）VDS=-5V 13.5分析一个N沟的硅JFET，它具有以下参数：Na=3×1018cm-3，Nd=8×1016cm-3 ，a=0.5μm（沟道厚度） （a）计算内建夹断电压。 （b）计算未耗尽沟道宽度为0.20um时所需的栅极电压。 13.7 分析一个P沟道的GaAs JFET，当T=300K时它有如下参数：Nd=5×1018cm-3 ， Na=3×1016cm-3 （ Na=8×1016cm-3 ， Nd=3×1018cm-3 ），a=0.3μm。 (a)计算内建夹断电压和夹断电压； (b)计算VDS=0V,VGS等于以下值时的未耗尽沟道厚度:(1)VGS=0(2)VGS=1V 答案： ①、相同，因为所有的物理规律都是基于沟道中的电场分布和电荷分布得到的，长沟器件缩小尺寸后仍为长沟器件，对长沟器件而言，尺寸变化并不影响沟道内电场、电荷分布，渐变沟道近似、薄层电荷近似仍然适用，可采用漏电流模型，尺寸变化只会使相关物理参数按比例变化。 ②、不同，因为长沟器件缩小为短沟器件后，沟道内的电场分布和电荷分布与长沟时有很大差异，会出现短沟效应，比如速度饱和、速度过冲等，这时源、漏电荷对于沟道内电场有极大影响，渐变沟道近似不在适用，而应采用电荷共享模型和速度饱和模型。一般而言，短沟器件电流比长沟小一些，因此前后物理规律不相同。 ③、不同，因为短沟器件缩小尺寸为短沟器件后，虽然前后物理规律相似，但也有较大差异。短沟器件（L0.5μm）必须考虑短沟效应，当器件尺寸变得更小时，这种效应越剧烈，甚至会出现如量子效应等新效应。由于速度过冲，对深亚微米器件分析时应采用泊松方程、电流连续方程和瞬态波尔兹曼方程解析，尺寸变化前后不成一定比列关系，物理规律有较大差异。 ②、垂直功率MOSFET——VVMOS 优点：占面积小，克服了LDMOS利用率低的缺点；电流垂直流向，减少了表面态带来的影响；可以使用外延生长。缺点：刻蚀易沾污；由于尖端电场大，容易击穿；不利于集成；沟道电阻大，刻蚀工艺难度大，难以控制。 ③、垂直漏U-MOSFET——UVMOS 优点：克服了V-MOS的尖端易击穿的缺点；电流在体内流动容易控制；电流容量大，可以使用外延生长。缺点：占面积大，不利于集成；沟道电阻大。 ④、垂直双扩散MOSFET——VDMOS 优点：比LDMOS占面积小，频率特性好；沟道长度L与光刻精度无关，可使L减小；采用平面化结构，耐压水平、可靠性提高；电流在沟道内表面流动，减少了表面效应；击穿电压较大；可采用外延生长，减少刻蚀影响。缺点：沟道电阻大；不利于集成。 ⑤、绝缘栅晶体管——IGBT 优点：把mos栅极控制和双极型晶体管的大电流集合在一起，具有较小的控制功率；高的开关速度；大的电流处理能力和低的饱和压降；通态压降低，电流大，击穿电压高。缺点：IGBT内部寄生了四层PNPN晶闸管，易使器件产生擎住效应，减少栅的控制能力；由于N-漂移区存在非平衡载流子的注入，使得关断时有一个较长的拖尾电流，影响了器件的开关速度。 3、考虑T=300K时的一个n沟MOSFET，设衬底掺杂浓度为Na=3×1016cm-3，二氧化层厚度为tox=50nm，Vsb=1v，计算由于衬底偏置引起的阈值电压改变量。 4、假设n沟MOSFET器件的电子迁移率μn=400cm2/vs，沟道长度L=4μm，设Vt=1v，Vgs=3v，计算迁移率为常数时理想的MOSFET的截止频率。 1、Two discrete MOSFET are interconnected in the manner shown here to create an inverting amplifier.The two devices are identical in every respect in the lateral dimension W and L. a.Draw an out-plane diagram and apply the principles of loadline-diagram construction to it so that the interaction of the device can be visualized. b.Demonstrate that the given circuit constitutes a linear amplifier by derivi