Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 155 5. Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 5.1 Tranzistorul cu efect de cmp cu poart jonciune (TECJ) Tranzistoarelecuefectdecmpsuntdispozitivesemiconductoare unipolare, n procesele de conducie participnd un singur tip de purttori de sarcin: fie electroni, fie goluri. Curentul electric prin aceste dispozitive este comandatdeuncmpelectricaplicatcanaluluisemiconductorprincare trececurentul.DenumireaprescurtatesteTEC(tranzistorcuefectde cmp), sau FET (engl. Field Effect Tranzistor).Tranzistorulcuefectdecmpcupoartjonciune,TECJsauJFET (engl. Junction Field Effect Tranzistor), are structura prezentat n fig. 5.1. Fig. 5.1 Schema simplificat a unui tranzistor TECJ cu canal n Esteconstruitdintr-uncristalsemiconductorncareserealizeaz prin dopare un canal conductor prevzut la capete cu contacte ohmice pentru conectareancircuitulexternasurseidealimentareiunelectrodde comand al curentului prin canal. Contactele de la capete se numesc: surs, S, electrodul prin care purttorii ptrund n canal i dren, D, electrodul prin care purttorii sunt evacuai din canal. Canalul poate fi de tip n sau p, dup cum s-a realizat doparea semiconductorului astfel nct purttorii de sarcin mobilipotfielectroniiirespectivgolurile,existndastfeltranzistoare TECJ cu canalul n i TECJ cu canal p. Schimbarea conductanei canalului se realizeazprincmpulelectriccreatdetensiuneaaplicatpealtreilea electrod numit poart sau gril , G. nfig.5.2seprezintstructurafizicpentruunTECJrealizatn tehnologie planar. FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 156 Fig. 5.2 Structura fizic a unui tranzistor TECJ cu canal n n tehnologie planar Pe cristalul semiconductor care constituie substratul sau baza i care este dopat astfel nct s fie p+, se realizeaz succesiv prin dopare o regiune tip n, care constituie canalul i din nou o regiune p+ care constituie grila G1. LacapetelecanalaluluisedepuncontacteleohmicecaredevinsursaSi drena D. Substratul p+ (baza) are unterminal de control G2 similar cu grila G1. ntre pori i canal se formeaz jonciuni p+n puternic asimetrice. n cele maimultecazuri,G1iG2suntlegatempreunninteriorultranzistorului astfel nct acesta are un singur terminal de control al curentului G. Pentruanalizafuncionriisefolosetemodeluldinfig.5.3ncare drenaisursasuntaezatelacapetelecristalului,acestaprezentndo simetrie axial. Fig. 5.3Model de funcionare pentru TECJ cu canal n Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 157 Aplicnd pe dren o tensiune pozitiv n raport cu sursa, electronii se vor deplasa prin canal de la surs la dren dnd naterecurentului de dren ID.Lrgimeacanaluluiideciconductanaacestuiaestecomandatde lrgimea regiunii de trecere a jonciunii p+n polarizate invers care se ntinde mai mult n regiunea n. Astfel TECJ se comport ca un rezistor comandat n tensiune. Fig. 5.4 Funcionarea TECJ n diferite regimuri de curent n modelul din fig. 5.4 TECJ este conectat n montaj surs comun (SC).-nlipsatensiunilorexterne(VG=0iVD=0),regiuneadetrecereare aceeailrgimenlungulcanalului,ntinzndu-semaimultnpartean,i reducnd ntr-o mic msur lrgimea canalului (fig. 5.4a). -Aplicnd o tensiune negativ pe grila G i neavnd aplicat tensiune pe dren (VD= 0) regiunea de trecere se mrete, rmnnd constant n lungul canalului i ngustndu-l -DacVG =0,iarpedrenseaplicotensiunepozitiv,princanalse stabilete un curent de dren ID care provoac o cdere de tensiune n lungul canalului,tensiuneadepolarizareinversvariazcudistanafiindmaxim nvecintateadreneiundeilrgimearegiuniidetrecereestemaxim(fig. 5.4b).Dacsemretetensiuneadedrensepoateproducenchiderea canalului lng dren, fapt care provoac saturaia curentului. Tensiunea de drencorespunztoaresaturaieisenoteazVDSat.nacestcaztensiunea FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 158 dintre dren i poart (VG= 0, grila se consider legat la surs), se numete tensiune de penetraie total sau de prag Vp. -Aplicndpegriltensiuninegativedeordinulvolilor,iarpedren valoripozitivecresctoare,laoanumitvaloareatensiuniidedrenVDSat, regiuniledetrecereseunescnapropiereadreneinchizndcanalul(fig. 5.4c).DacsecretencontinuareVD,penetraiatotalseobinepeo regiune mai mare, punctul P0 deplasndu-se ctre surs (fig.5.4d). Curentul de dren devine constant i egal cu IDS. Pentru a explica faptul c ID rmne constant la VD>VDSat , cnd normal ar trebui s devin zero, n lucrarea [10] se consider c unirea regiunilor de sarcin spaial nu este total i c las un canal extrem de ngust n care rezistena ohmic i intensitatea cmpului au valori foarte ridicate, conducnd la o valoare constant a curentului. -LatensiunidedrencaredepescVDMAXseproducestrpungerea electric a canalului i curentul crete brusc. n fig. 5.5 sunt prezentate caracteristicile de ieire ale unui TECJ: ( )ct VDDGV f I==(5.1) Curbapunctatdinfig.5.5separregiuneanesaturatIderegiunea saturatII;valoareatensiuniidesaturaieVDSdepindedetensiuneagrilei, VG.LacretereatensiuniiVG,regimuldesaturaieintervinelatensiunide dren tot mai mici. Condiia de saturaie se obine la: P G DSatV V V =(5.2) Pentru o tensiune de dren dat, creterea tensiunii de gril conduce la scderea curentului, iar la VG=VPT curentul de dren devine zero, canalul devenind blocat pe ntreaga lungime. Fig. 5.5 Caracteristici statice de ieire la un TECJ Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 159 5.2 Curentul n tranzistorul TECJ cu canal dopat uniform PentruafaceunstudiuanaliticalTECJsepresupunsatisfcute urmtoarele ipoteze simplificatoare: a.grileleG1iG2suntconectatempreunifiindidenticecreazo structur simetric n raport cu centrul canalului; b.concentraiaimpuritilorncanalestemultmaireduscanregiunile grilelor formndu-se astfel jonciuni p+n abrupte; c.mobilitateapurttorilorncanalesteconstantinudepindede intensitatea cmpului electric; d.funcioneazaproximaiagradualncareseadmitecavndlrgimea tehnologic2a,canalulprezintdouregiuni;1)-regiuneadesarcin spaialnlimitelecreiasepoateconsiderapentrucmpulelectricdoar componentatransversal,Ex,zonahauratdinfig.5.6);i2)-regiuneade conducie n care cmpul electric are component longitudinal, Ey. Aceast aproximaiesepoateaplicanumaidaclrgimearegiunilordetrecere variazlentnlungulaxeiy.Tensiuneatotaldepolarizareinversa jonciuniip+nsenoteazcuVi(y)iestevariabilcudistana,avnd expresia: ( ) ( ) y V V y VC G i =(5.3) unde VC(y)reprezint cderea de tensiune n lungul canalului ntre sursi un punct arbitrar. Fig. 5.6 Aproximaia gradual la TECJ Lrgimearegiuniidetrecerelaojonciuneabruptideali asimetric este [1]: FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 160 ( ) | |212)` +=Db iqNV y Vxc(5.4) unde Vb este potenialul de barier. Pentru cazul modelului gradual se poate scrie: ( ) | | | |212112 0 2)` +=)` +=Db GDb iqNV VqNV Vxc c(5.5) ( ) | | | |212122 2)` + =)` +=Db D GDb iqNV V VqNV L Vxc c (5.6) LaunTECJcucanalnnconexiunesurscomun(SC),tensiunea dedrenestepozitiv,iarVGiVbsuntnegative;decitensiuneatotal existent la limitele regiunii de trecere este dat de suma celor trei tensiuni. Dacn(5.6)impunemcondiiadenchidereacanaluluix2=a,la VD = 0 se obine valoarea de prag a tensiunii de gril. 22aqNV V VDb P POc= + = (5.7) Se poate scoate: b PO PV V V =(5.8) VPOsenumetetensiunedenchidere,iarnmulteaplicaiiseconsider VP~ VPO, deoarece Vb are valori de ordinul 0,15 0,3V, iar VPO de ordinul a 10V. nTECJpurttoriiauomicaredatoratcmpuluielectric, densitatea curentului fiind dat de legea lui Ohm: ( ) ( ) y x E y jy, o =(5.9) n baza aproximaiei graduale expresia (5.9) se rescrie n forma: Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 161 ( ) ( )( )dyy dVx N q E y jCn y y o = = (5.10) undemrimeaN(x)reprezintconcentraiatransversalaimpuritilorn canal. Aria transversal a canalului este: ( )Z y b A 2 = (5.11) Presupunndodopareuniformacanaluluicuimpuriti,curentul de dren are expresia: ( )( )dyy dVN Zq y b ICD n D 2 =(5.12) Din(5.4)sepoatedeterminaprinneglijarealuiVbVBi(5.7) expresia lui b(y): ( )( ))`(((

= =211pC GVy V Va x a y b(5.13) Dacseintroduce(5.13)n(5.12)iseefectueazintegrareantre limitele: y = 0, VC(0) = 0 i y = L, VC(L) = VD rezult: ( ) | |)` + =23232132 2G D GPDD nDV V VVVLa N ZqI (5.14) Expresia (5.14) este aplicabil regimului nesaturat cnd: P D GV V V s (5.15) Latensiunidedrenmicisepresupuneclrgimeaefectiva canaluluinuvariazsemnificativcudistanaiestedatdetensiunea aplicat grilei. Astfel (5.13) devine: FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 162 (((

||.|

\| =211PGVVa b(5.16) iar cmpul electric n canal este constant: LVEDy ~ (5.17) Curentul de dren capt expresia: (((

||.|

\| =2112PO D D nDVVLV N ZaqI(5.18) careindicodependenliniaracurentuluidetensiuneadedren.Cnd VG= VP curentul devine zero. Laatingereaegalitiinrelaia(5.15)prinvariaialuiVGsauVD, canalul se nchide n apropierea drenei. Pentru un VG dat, tensiunea de dren care satisface egalitatea se numete tensiune de saturaie, VDSat; curentul de drencorespunztorsenumetecurentdesaturaie,IDSat.nregimulde saturaieaproximaiagradualnumaiestevalabil.SeconstatcID rmneconstantdupdepirealuiVDSat,avndaceeaivaloarecala atingerea condiiei: P G DSat DV V V V = =(5.19) introducnd (5.19) n (5.14) se obine: (((

||.|

\|+ =232 3 1PGPGDSO DSVVVVI at I (5.20) unde: LV N ZaqIP D nDSO32 =(5.21) Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 163 reprezintcurentuldedrennregimuldesaturaiecndtensiuneapegril este nul. Pentruregiuneadesaturaiesefoloseteoexpresiedecalcula curentului de forma [1]: nPGDSO DSatVVI I||.|

\| = 1(5.22) unde n = 1,92,5 (de cele mai multe ori se ia valoarea 2). ntabelul5.1suntprezentatecaracteristicileprincipaleale tranzistoruluicuefectdecmpcupoartjonciuneicucanaln,tipBF 245C-PHILIPS. Tabelul 5.1 Caracteristici principale ale tranzistorului TECJ BF 245C MrimeaCondiii de test Valori min max UM VD,Tensiune dren-surs 30V VG, Tensiune gril-surs 0 =DV -30V ID, Curent de dren1225mA V(BR)G,Tensiune de strpungere gril-surs 0 , 1 = =D GV A I -30V VGOFF, Tensiune de tiere gril-surs V V nA IDS D15 , 10 = = -0,25-8,0V IG, Curent de gril C T V V VC T V V Vj D Gj D G125 ; 0 , 2025 ; 0 , 20= = == = = - - -5,0 -0,5 nA A Ptot, Putere total disipat C Ta75 s 300mW Tstg, Temperatur de stocare -65+150C Cis, Capacitate de intrare MHz f V V V VG D1 , 1 , 20 = = = 4pF Crs, Capacitate de reacie MHz f V V V VG D1 , 1 , 20 = = = 1,1pF Cos, Capacitate de ieire MHz f V V V VG D1 , 1 , 20 = = = 1,6pF fg, Frecven de tiere 0 , 15 = =G DV V V 700MHz FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 164 5.3 Caracteristicile statice ale TECJ nregimdefuncionarenormaljonciuneapoart-canaleste polarizatinversicurentuldeintrarepoateficonsideratnul.Deaceea caracteristiciledeinteressunt:deieireidetransfer.Conexiuneaceamai des utilizat pentru TECJ este surs comun (SC),la care se va face referire n continuare. n fig. 5.7 este prezentat schema de trasare a caracteristicilor statice. Fig. 5.7 Schema pentru trasarea caracteristicilor statice la TECJ a. Familia caracteristicilor de ieire: ( )ct V D DGV f I== (5.23) nfig.5.8suntdatecaracteristiciledeieirealetranzistoruluiBF 245C produs de PHILIPS SEMICONDUCTORS. Notimportant:Pecaracteristiciledecatalogprezentateincontinuare notaia VDS semnific tensiunea de dren in montaj surs comuna (SC.)La fel si tensiunea VGSsemnific tensiunea de gril n acelai tip de montaj. Latensiunidedrenmaimici(sub0,5V)ntrecurentuldedrenIDi tensiuneadren-surs,VD,existodependenliniar(5.18), caracteristicile fiind drepte care trec prin origine i a cror pant depinde de tensiunea gril - surs (VG). La tensiuni de dren mai mari (peste 6V) TECJestesaturat,curentuldedren,ID,fiindefectivcomandatde tensiuneagril-surs,VG.Caracteristiciledeieirenusuntechidistante. Ele se ndesesc pe msur ce VG se apropie de VP. Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 165 Fig. 5.8 Caracteristici de ieire la tranzistorul BF 245C ExistdeosebirintrecaracteristicilerealealeTECJiceleestimate prinmodelulprezentatanterior.nfig.5.9suntevideniatecalitativ acestediferene.Elesepotjustificaprinutilizareamodeluluifizical TECJ n care se introduc dou rezistene structurale rS i rD. |7|. Fig. 5.9 Caracteristici de ieire reale i teoretice la TECJ FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 166 rsesterezistenadevolumaregiuniidintrecontactulohmicalsurseii captulcanalului,iarrdesterezistenadevolumntredrenicellalt captalcanalului.Acestedouregiuninusuntcomandatedecmpul electricaplicat.Valorilecelordourezistenesuntde50-150ohm. Influenalorasupracderilordetensiunedindispozitivestemarei schimbformacaracteristicilorreale.nregiuneanesaturatpanta caracteristicilorrealeestemaimicdeoareceaparcderidetensiune suplimentarepeansamblulrs+rd.nregiuneadesaturaiecurentulde drensuferouoarcretereiareovaloaremaimicdectcea calculatdatoritcderiidetensiunepers+rdiefectuluidescurtarea canalului cu tensiunea de dren, fapt care produce o scdere a rezistenei canalului. Fig. 5.10 Model fizic care explic rezistenele de volum suplimentare la TECJ b. Familia caracteristicilor de transfer: ( )ct V G DDV f I==(5.24) Setraseazpentruregimuldesaturaieundecurentuldedreneste slab influenat de tensiunea dren-surs. De aceeea n practic se lucreaz pe o singur caracteristic dat de obicei la tensiunea nominal dren-surs. nfig.5.11seprezintcaracteristicadetransferatranzistoruluiBF 245C la tensiunea dren-surs de 15V. Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 167 Fig. 5.11 Caracteristica de transfer a tranzistorului BF 245C Latensiunidegrilnegativemicicaracteristicadetransferpoatefi consideratliniar.LatensiuniapropiatedeVPcaracteristicadevine neliniar avnd panta variabil. n fig. 5.12 se prezint variaia rezistenei dren-surs n conducie n funciedetensiuneagril-surspentrutranzistorulBF245nceletrei variantealesale.UnadinaplicaiiledeinteresaleTECJesteutilizareaca rezistor comandat n tensiune. Fig. 5.12 Variaia rezistenei dren-surs la tranzistorul BF245 n funcie de tensiunea de comand gril-surs FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 168 5.4 Parametrii de semnal mic i schema echivalent TECJ Considerndtranzistorulntr-unpunctstatic,PSF(VGQ,VDQ,IDQ)se calculeaz difereniala total a curentului de dren: DDDGGDDdVVIdVVIdIcc+cc= (5.25) Se definesc: 1) Transconductana (panta tranzistorului); gm: 1 =cc=AV gVIgSI mGDm (5.26) 2) Conductana de dren, (conductana de ieire), gd: 1 =cc=AV gVIgSI dDDd (5.27) Se utilizeaz i rezistena de ieire: 1 =d dg r(5.28) 3) Factorul de amplificare n tensiune, : GDVVcc = (5.29) ntre parametrii gm, gd i exist relaia: d mdmr ggg= = (5.30) Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 169 4) Conductana diferenial de intrare, ggs: GGgsVIgcc= (5.31) Jonciuneagril-canalfiindpolarizatinvers,conductanaarevalori foarte sczute(rgs = ggs-1>109) i se neglijeaz n schemele echivalente. 5)CapacitileTECJ.Celemaiimportantesuntcapacitilegril-canalCgs,igril-drenCgd.Deobiceieleincludicapacitiledintre terminale.Existiocapacitatedren-surs,Cdscarecaracterizeaz comportarea diferenial a regiunii saturate n funcionarea TECJ. Poriunea deschis a canalului se modeleaz printr-un circuit RcCc. Presupunndsemnalemici(vezicazultranzistoruluibipolarn regim de semnal mic - cap. 4.7), se consider TECJ element liniar, fapt care permitetrecereadeladifereniale,lacreterifinitecarepotfiscrisesub forma valorilor instantanee ale componentelor alternative: ds d gs m dv g v g i + =(5.32) SchemaechivalentcompletdesemnalmicpentruTECJeste prezentat n figura 5.13. S-au introdus i inductanele legate de prezena terminalelor. Frecvena limit este condiionat n special de capacitatea gril-surs, CgS i de transconductana gm. gSminmCgft tt 2 21= ~ (5.33) Fig. 5.13 Schema echivalent a TECJ la semnal mic FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 170 Lundnconsiderarevalorilerealealemrimilordinschema echivalent complet, aceasta poate fi simplificat i adus la forma din fig. 5.14. Fig. 5.14 Schema echivalent a TECJ la semnal mic i frecvene joase 5.5 Tranzistorul cu efect de cmp cu poart izolat (TECMIS) n fig. 5.15 se prezint structura unui tranzistor TECMIS (Tranzistor cuefectdecmpcustructurmetal-izolatorsemiconductor).ntr-un eantionsemiconductorcudoparemedietipp,serealizeazdouregiuni puternicdopaten+deasupracrorasedepuncontacteohmicecaredevin sursa (S) i drena (D). ntre dren i surs exist o regiune de semiconductor careconstituiecanalultranzistorului.Pesuprafaaacestuiasedepuneun stratdeizolator,deasupracruiaserealizeazunstratmetalicsubirecare devinepoartasaugriladispozitivului.Lacelemaimultetranzistoareca izolatorsefolosescoxizi(lacomponentelecusiliciu,SiO2).Tehnologiile utilizate sunt cel mai des planare. LaTECMISconduciacurentuluisefacelasuprafaasemiconductorului, canalul conductor fiind foarte subire. Dup modelul de formare al canalului conductor n tranzistor exist dou variante: 1.TECMIScucanalindus (fig. 5.16, a). Dac se aplic o tensiune pozitivntregrilisurs(VG)deordinulvolilor,goluriledin apropiereasuprafeeivorfimpinsensubstrat,iarelectroniiminoritari dinsubstratvorfiatrailasuprafaformndunstratdetipn.Se formeazunstratdeinversiunecareasigurconducia.Dacseaplic tensiunentredrenisursaparecurentuldedrenID.Curentulde dren va crete odat cu creterea tensiunii VG, care va mri concentraia electronilor din canal. Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 171 PolaritiletensiunilordelucrulaTECMIScucanalindussealeg astfelnctsseasigureformareaunuistratdeinversiune(VG 0 la substrat tip n i VD < 0 la substrat tip p). a)b) Fig. 5.15 Structura unui tranzistor TECMIS tip n:a) seciune transversal; b) vedere dinspre terminale a)b) Fig. 5.16 Variante posibile de TECMIS cu substrat p:a) cu canal indus; b) cu canal iniial n fig. 5.17 sunt date caracteristicile tipice pentru TECMIS cu canal indusdetipn.Latensiunidedrenmicitranzistorulsecomportcao rezistencomandatdetensiuneaVG.Latensiunidedrenmaimarise atingeregimuldesaturaiencarecurentuldedrennumaidepindede tensiunea de dren. FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 172 a b Fig. 5.17 Caracteristici statice tipice la TECMIS cu canal indus de tip n: a- caracteristici de ieire; b- caracteristici de transfer 2. TECMIS cu canal iniial (Fig. 5.16, b). La acest tranzistor canalul conducechiarlaVG=0.ncazulunuitranzistorcucanaltipnotensiune pozitiv aplicat grilei va provoca o cretere a numrului de electroni i deci ocretereacurentuluidedren.Daclaacelaitipdetranzistortensiunea de gril devine negativ, conducia curentului se va micora iar curentul de drenvascdea.PolaritateatensiunilorlaTECMIScucanaliniialimpune aceleaicondiiidepolarizareinversajonciunilordren-substratntimp ce ntre gril i surs pot fi aplicate att tensiuni negative ct i pozitive. nfig.5.18suntdatecaracteristiciletipicealeunuitranzistor TECMIS cu canal iniial. ab Fig. 5.18 Caracteristici statice tipice la TECMIS cu canal iniial de tip n: a- caracteristici de ieire ; b- caracteristici de transfer Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 173 nfig.5.19suntprezentatevarianteleposibiledeTECMIScu polarizrile necesare funcionrii i simbolurile utilizate. Fig. 5.19 Variante posibile de TECMIS cu polarizrile necesare funcionrii i simbolurile acestora 5.6Tranzistorulcuefectdecmpcupoartmetal-oxid semiconductor (TECMOS) cu canal indus ncelemaimultecazurindispozitivelefabricatedinsiliciu izolatorul este realizat dintr-un strat de oxizi, obinndu-se o structur MOS (Metal-Oxid-Semiconductor).Tranzistoareleastfelconstruitesenumesc TECMOS(saunenglezMOSFET;Metal-Oxid-SemiconductorField EffectTranzistor).Particularitateaceamaiinteresantesterezistenade intrare foarte mare care ajunge la 1015. Se consider tranzistorul MOS din fig. 5.20 unde pe gril este aplicat o tensiune VG suficient pentru a forma unstratdeinversiuneputernicntresursidrenntimpcetensiuneape drenestemicVDsVG.Princanalvacirculauncurent,nlungulacestuia existnd o cdere de tensiune. Fiecare seciune a canalului este caracterizat detensiuneaVC(y).TensiuneaefectivdintrepoarticanalVGC,mrime caredeterminintensitateacmpuluielectrictransversalnizolator,este variabil cu distana. Lrgimea canalului scade de la surs spre dren. Se pot FLORIN MIHAI TUFESCU DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE (I) 174 face urmtoarele ipoteze simplificatoare care permit efectuarea calculelor ce conduc la expresia analitic a curentului de dren: a)mobilitateapurttorilorncanalnudepindedeintensitateacmpului electric;b)izolatoruldintrepoarticanalesteidealiseconsiderdoarexistena sarcinilor pozitivefixe de la interfaa izolator-substrat de densitate QSS;c)toatesarcinileinduselasuprafaasemiconductoruluidectreVGiQSS sunt mobile;d)concentraiaimpuritiloracceptoaredinsubstratesteconstantise consider c substratul are o grosime foarte mare;e)nizolatorcmpulelectricarenumaicomponenttransversalEx,iarn canalnumaicomponentlongitudinalEy-aceastaipotezreprezint aproximaia gradual;f)curentuldedrenestedatoratmicriidedriftaelectronilornlungul canalului,seneglijeazcureniidedifuzieiproceseledegenerare-recombinare. Fig. 5.20 Model pentru calculul curentului de dren la TECMOS cu canal indus Expresia densitii de curent n canal este: ( )y n cE qn y x j = , (5.34) undencreprezintconcentraiaelectronilorncanaliarnmobilitatea acestora. tiind adncimea canalului (Z), curentul de dren poate fi scris n forma: Capitolul 5 Tranzistoare unipolare cu efect de cmp 175 ( )}=CxDdx y x j Z I0, (5.35) Esteconvenabilssedeterminecurentuldedrennurmtoarele cazuri pariculare : 1.Tensiunidedrenreduse(G DV V iO = K RL10 ; -diafonie ntre canale: -50dB pentru, 9 , 0 KHz f =iO = K RL1 ; -curentrezidualnstareblocat:10pApentruV V VSS DD10 = i C TA25 = . D.Precauiilautilizareaimontareatranzistoarelorcuefectde cmp Tranzistoarelecuefectdecmpsepotdistrugeuorprin strpungereantimpulmanipulriiialmontriincircuitedatorit impedaneifoartemarideintrarecarefavorizeazacumulareauneisarcini electrostaticepegril,carenurmauneidescrcriaccidentalepoate strpunge stratul de oxid. O surs posibil de sarcin este chiar corpul uman acruicapacitateelectricdepete300pFinanumitecondiiisepoate ncrcapeste10KV.Osimplatingereagrileitranzistoruluiconducela deteriorareaacestuia.Oaltsurspericuloasdesarcinsuntcasetele, distanierele,pungiledinpolistirensaupoliclorurdevinil.Tensiunimari pot genera i echipamentele de lipire precum i aparatele de msur. Pentruaprotejatranzistoarelecuefectdecmpfadeacestesurse posibile de sarcin trebuie luate o serie de precauii: -stocareadispozitivelorsevafacefiencutiimetalice,fienpungi conductoare. Este de dorit ca terminalele s fie scurtcircuitate printr-un inel metalic; -toateechipamenteledemanipularevorficonectateobligatoriulamas i n primul rnd echipamentul de lipire (n cazul simplu - ciocanul de lipit); -zona de lucru se va ventila cu aer ionizat; -operatorulvaaveancheieturaminiilegatlamasprintr-obrar conductoare nseriat cu un rezistor de cca. 1M. nafardeacestemsurilegatedestrpungerevorfirespectatecu stricteemrimileelectricespecificatedeproductoruldispozitivului utilizat.Pentruproteciadirectprivindstrpungereaporiidatorit acumulriidesarcinlauneledispozitiveTECMOSsuntrealizateprin construcieninteriorjonciunizenercuplatentregrilisurs. Dezavantajulmajoralacesteimetodedeprotecieestecelalmicorrii impedanei de intrare a tranzistorului datorit diodei.