Космонавтика  Структуры полупроводниковых преобразователей 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

Сопротивление эпитаксиальной области стока транзистора учитывается в модели резистором .с, включенным последовательно с источником тока /с, моделирующим канал прибора. При больших плотностях тока стока наблюдается быстрый рост напряжения иси. Это явление объясняется щнурованием тока под влиянием объемного пространственного заряда, накапливаемого вблизи канала [3]. В некоторых моделях этот эффект учитывается введением в эквивалентную схему паразитного полевого транзистора с управляющим р-п переходом. В предлагаемой модели вводится модуляция сопротивления стока током стока:

jRco при гс =

\Rco-\-Kic при гс>0.

Межэлектродные емкости МДП-транзистора являются существенно нелинейными функциями от напряжени-я на них. На рис. 2,а-в приведены экспериментальные зависимости емкостей от напряжения, полученные с помощью измерительного прибора Е7-11, подключенного, как показано на рис. 3. Значения межэлектродных емкостей получены из следующих выражений (при нулевом смещении):

Ci + Q + Сз

>ЗСО

Изменяя величину смещения, снимаем зависимости емкостей от напряжения между выводами транзистора. Сначала, поддерживая напряжение ызи = 0, снимаем зависимость Ci(u), а затем Сз(и) и Ci(u). По результатам измерений получаем

Сзс( ) = СДы) -Сзио;

Сзи( > = Сз(ы)-Сзс(и); (4)

Сси{и) = С, (ы)-Сзс(и).

Полученные характеристики хорошо аппроксимируются следующими выражениями:

/1 . К,

\ 1 + тах(0, из1КзГ*

1 +тах(0, зс/Сю) /




Рис. 2. Зависимость емкостей низковольтного МДП-транзистора от напряжения между выводами прибора. Кружками обозначены результаты расчета с использованием выражений (5)

- JZOO

-°-°-о-о-0 3000

\ zeoo

\z600

zzoo

zooo

Ьвоо

\б00

- /с

-1-J-1-1 1 1 1 1 1

0 си,в

-3 -в -7 -s -5 -J -Z -Г О f г J 5 6 /



С7-11

E7-11

£7-11

E7-11

() 0.x

Рис. 3. Схемы включения транзистора для экспериментального снятия зависимостей емкостей от напряжения на них и измерения сопротивления затвора

1 +max{0, UcyilKuf

где Ki - коэффициенты аппроксимации. Результаты расчета по этим соотношениям приведены на рис. 2.

В эквивалентную схему МДП-транзистора включен диод, отображающий свойства р-п перехода между областями стока и истока. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) этого диода хорошо аппроксимируется выражением

. = /о(е< ~Л -1)- (6)

где Ыд= - иси;

/о - тепловой ток р-п перехода; /?д - объемное сопротивление диода; mifr - тепловой потенциал; 1д - ток через диод.

Существенное влияние на характеристики МДП-транзистора паразитный диод оказывает в инверсном режиме, что особенно проявляется в полумостовых и мостовых схемах регуляторов. В этом случае внутренний диод можно даже использовать для блокирования индуктивной нагрузки.

Как уже отмечалось, для решения энергетических задач необходимо иметь электротепловую модель мощного МДП-транзистора, учитывающую взаимное влияние электрических параметров прибора, выделяемой в нем энергии и темперауры кристалла. Как известно, перегрев кристалла определяется из соотношения

Ткр-Ткор - Р выдп.к, (7)

где Гкр, Гкор - температура кристалла и корпуса транзи--стора соответственно; Вп.к - тепловое сопротивление пере-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89