Конспект лекций по курсу «Электронные цепи СВЧ» (стр. 12 )

эффект всплеска дрейфовой скорости; квазибаллистический эффект (эффект короткого канала); шунтирующее влияние подложки; пролетный эффект (эффект запаздывания фазы сигнала); распределенный характер (волновые процессы) затворной линии – эффект третьего измерения.

Анализ физических процессов в субмикронном ПТШ.

       Область сильного электрического поля в субмикронных ПТШ локализуется у стокового края затвора. Процессы накопления носителей заряда связаны с разогревом и междолинным переносом, сужением проводящего канала. Доля энергичных носителей, перешедших в подложку и потерявших часть энергии увеличивается по мере перекрытия канала. При этом вероятность междолинного рассеяния уменьшается, что приводит к уменьшению в среднем температуры электронного газа и к ослаблению междолинного шума.

Схемная модель субмикронного полевого транзистора.

        – индуктивности контактов;

        – зависимый источник, управляемый напряжением на емкости ;

        – сопротивления омических контактов затвора, истока, стока;

        – входная, проходная, выходная емкости (активной области);

        – проводимость подложки.

       Малосигнальными параметрами являются: .

       Данная цепь не содержит паразитных (внешних) элементов. Эти цепи особенно важны для расчета характеристик на СВЧ и КВЧ.

       Модель субмикронного ПТШ на КВЧ:

       

       

Расчет малосигнальных (динамических) крутизны и выходной проводимости.

       Формула для полного дифференциала тока стока:

       .

       Переходя от дифференциалов к конечным приращениям

необходимо давая приращения и , следить за изменением напряжения с учетом и .

       Перепишем исходное уравнение в конечных разностях:

(*)        , где .        ()

       Изменение тока стока на величину при постоянном потенциале затвора вызовет изменение потенциалов в точках и так, что ; .

       Из (*) получим:

(**)                (учтем знак )

       Давая приращение при постоянном токе стока () на основании (*) получим:

(***)        

       Для нахождения параметров и необходимо совместно решить уравнения (**) и (***).

       Динамическая крутизна , являющаяся параметром схемной модели, должна учитывать запаздывание фазы изменения тока за счет конечного времени пролета электронов в канале:

       ,

а также то обстоятельство, что непосредственно управляющее напряжение источника напряжения является лишь частью входного напряжения на цепочке . Поэтому:

       ,

т. е. динамическая крутизна является, в общем случае, комплексной величиной, и также:

       

Расчет малосигнальных входной и проходной емкостей, параметров домена.

       Так как весь заряд ионизированных доноров в обедненной области зависит от потенциалов затвора и стока , то:

       

       

       

       Применяя подход, аналогичный описанному при определении и для и :

       

       ) )

Сопротивления домена и емкости определяются через изменение заряда и изменение падения напряжения на области домена , которые получаются при изменении тока стока на величину при постоянном напряжении затвора.

.