Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.4: Квантова ємність у транзисторів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    31745

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    На жаль, рівняння. (5.3.4) і (5.3.5) зазвичай повинні вирішуватися ітераційно. Але розуміння можна отримати, вивчаючи FET з кількома наближеннями.

    Ще один спосіб подумати про зарядку - розглянути вплив на канал потенціалу поступових змін\(V_{GS}\) або\(V_{DS}\). Потім ми можемо застосувати прості моделі конденсаторів канальної зарядки для визначення потенціалу каналу в Рівнянні (5.3.6).

    Якщо потенціал в каналі змінюється на\(\delta U\) то кількість зарядів в каналі змінюється на

    \[ \delta N = -g(E_{F})\delta U \nonumber \]

    Зверніть увагу, що ми припустили T = 0K, і відзначимо також негативний знак — роблячи потенціал каналу більш негативним, збільшує кількість зарядів.

    Скріншот 2021-05-18 о 17.51.33 png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Зсув потенціалу каналу змінює кількість зарядів в каналі.

    Підстановка назад у рівняння (5.3.4) дає

    \[ \delta U = -q \delta V_{GS} \frac{C_{G}}{C_{ES}}-q \delta V_{DS} \frac{C_{D}}{C_{ES}}-\frac{q^{2}}{C_{ES}}g(E_{F})\delta U \nonumber \]

    \(\delta U\)Умови збору дає

    \[ \delta U = -q \delta V_{GS} \frac{C_{G}}{C_{ES} +C_{Q}}-q \delta V_{DS} \frac{C_{D}}{C_{ES}+C_{Q}} \nonumber \]

    Де згадаємо квантову ємність (\(C_{Q}\)):

    \[ C_{Q}=q^{2}g(E_{F}) \nonumber \]

    Використовуючи квантову ємність, ми можемо легко побудувати невелику модель сигналу для змін\(V_{GS}\) або\(V_{DS}\). Див., наприклад,\(V_{GS}\) модель малого сигналу на малюнку 5.4.2. Зверніть увагу, що значення квантової ємності залежить від потенціалу каналу в точці зміщення.

    Знімок екрана 2021-05-18 о 17.56.12.png
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Мала модель сигналу для потенціалу каналу.

    За допомогою Equation (5.4.1) ми також можемо визначити малу модель сигналу для заряду в каналі.

    \[ q\delta N=\delta V_{GS} \frac{C_{G}C_{Q}}{C_{ES}+C_{Q}} \nonumber \]

    У наступному розділі ми розглянемо роботу FET в двох обмежувальних випадках: (i) коли великий\(C_{Q}\) відносно\(C_{ES}\), і (ii) коли\(C_{Q}\) малий. Два випадки, як правило, відповідають увімкненому та вимкненому станам транзистора, відповідно.