Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.7: Сильний ліміт зарядки

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    31744

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

    У металах і багатьох великих транзисторах в стані ON щільність станів на рівні Фермі досить велика, що додавання зарядів ледь переміщує потенціал каналу. Ми говоримо, що рівень Фермі приколотий. У межі, що\(g(E_{F}) \rightarrow \infty\) тоді\(\Delta U \rightarrow 0\).

    З точки зору квантової ємності, ми знаходимо, що якщо\(C_{Q} \gg C_{ES}\), Рівняння (5.4.5) зменшується до

    \[ q \delta N = \delta V_{GS}C_{G} \nonumber \]

    Ця межа також відома як сильна інверсія в звичайному аналізі FET. Канал трансформується з ізолятора в метал. Перехід відбувається, коли зміщення затвора дорівнює пороговому напрузі\(V_{T}\), яке визначається як зміщення затвора, необхідного для підштовхування рівня енергії каналу вниз до робочої функції джерела.

    У сильному зарядку/металевому межі затвор і канал виступають як дві обкладки конденсатора. Потім заряд в каналі змінюється лінійно з додатковим зміщенням затвора. У транзисторів потенціал каналу щодо джерела також може змінюватися в залежності від положення.\(V(x)\) Включення потенціалу каналу і порогової напруги в Equation\ ref {5.7.1} дає:

    Одним із способів інтерпретації металевої межі є врахування різниці між фактичним положенням краю смуги провідності та його положенням за відсутності зарядки. Різниця пропорційна величині зарядки; див\(\PageIndex{1}\). Рис. Зверніть увагу, що затінена область на малюнку не представляє заповнених електронних станів нижче зони провідності. Ці електрони насправді знаходяться в нижній частині смуги провідності. Швидше це той самий графічний інструмент, який ми використовували в частині 3 для аналізу зарядки всередині провідників.

    Металева або сильна межа інверсії підтримується лише для\(V_{GS}-V_{T}-V(x)>0\). Якщо V (x) перетинає нульовий ліміт зарядки,\((V_{GS}-V_{T})\) то зарядка зменшується до нуля. Це відомо як «відщипнути».

    Знімок екрана 2021-05-18 о 18.18.51 png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Зарядка протидіє змінам потенціалу каналу, спричиненому воротами. Тут ми проілюструємо ефект зарядки в небалістичному транзисторі. При відсутності зарядки, збільшення потенціалу затвора знижує край смуги провідності («нульовий ліміт зарядки»). Зарядка відштовхує край провідності назад до вихідної робочої функції. Червона затінена область - це різниця між фактичним потенціалом каналу та нульовим лімітом зарядки. Він являє собою популяцію електронів в зоні провідності. Він не представляє заповнених станів нижче нижньої частини смуги провідності.