5.6: Нульовий ліміт зарядки

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 5.5: Спрощені моделі перемикання FET
- 5.7: Сильний ліміт зарядки

Marc Baldo
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Як ми бачили в частині 3, індуковані зарядом зрушення енергетичних рівнів провідників можуть значно ускладнити розрахунок IV характеристик. Рівняння (5.4.5) демонструє, що зарядкою можна знехтувати, якщо квантова ємність набагато менше електростатичної ємності, т $C_{Q} \ll C_{ES}$ . Наприклад, в Рівнянні (5.4.5), якщо $C_{Q} \ll C_{ES}$ потім зарядка, $\delta N \rightarrow 0$ .

У нульовій межі заряду рівняння (5.5.1) зменшується до

$U=-qV_{GS} \nonumber$

тобто в цій межі потенціал каналу просто відстежує ухил воріт.

Таким чином, в нульовому межі зарядки ми можемо визначити струм безпосередньо з Рівняння (5.3.6), з потенціалом каналу $U=-qV_{GS}$ .

Нульова межа зарядки майже завжди тримається для ізоляторів і транзисторів у вимкненому стані, оскільки щільність станів на рівні Фермі невелика в обох цих прикладах. Визначення того, чи залишається транзистор в нульовій межі зарядки у включеному стані, вимагає порівняння $C_{Q}$ і $C_{ES}$ . Об'ємні пристрої дуже рідко працюють в межах нульового ліміту зарядки в включеному стані. Але багато невеликих провідників містять відносно мало станів на рівні Фермі навіть у включеному стані, таких, що $C_{Q} \ll C_{ES}$ навіть при протіканальному струмі значного каналу.

Скріншот 2021-05-18 о 18.11.55.png — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Розглянуто матеріал каналу з різким переходом в його щільності станів. У (а) ми показуємо канал, який залишається в межі ізолятора навіть у режимі ON. В (b) стани каналу мають достатню щільність для того, щоб канал був металевим в режимі ON.