Pentru MIS tensiune reală prag tranzistor în cazul scurtcircuitând sursă substratul poate fi exprimat sub forma (9.38):
unde simbolul „+“ se referă la un canal n (substrat p), iar semnul „-“ # 8213; un canal P- (substrat n); Nn - concentrația de impurități în substrat.
Tensiunea de prag crește odată cu nivelul de dopaj al substratului (figura 9.32, a) și scade odată cu creșterea specifică poarta capacitate dielectric (figura 9.32, b). De asemenea, este determinat de parametrii tensiunii în bandă plană (9,40), iar diferența în sarcina efectivă a funcției de lucru termodinamică poarta de metal și semiconductoare (# 966; ms) (Figura 9.33).
Figura 9.32 - tensiune dependența de prag a modulului de concentrația de impurități
un substrat (a) și o capacitate gate specifică (b)
Figura 9.33 - dependența de tensiunea de prag a-eficiente construit
încărcare (a), iar diferența de potențial de contact dintre poarta de metal - semiconductor (b)
Pentru MIS siliciu tranzistori induși n prag de tensiune de canal este mai mică decât una pentru canalul P-. Acest lucru se datorează naturii integrate a taxei (pozitiv) și o valoare mare de # 966; MS pentru sistemele de tip MIS n substrat de tip. Prin urmare, sistemul -M Si-SiO2 în interiorul câmpului intern în canal tranzistor prag P- tensiunea crește în comparație cu idealul (9,39) (Upor <0), а в n- канальном уменьшает (Uпор> 0) (9,45). În acest sens, primul punct de vedere istoric IP TIR au fost bazate pe IP tranzistori P- MIS, deoarece a fost mai ușor să pună în aplicare o tensiune de prag stabil pentru tranzistori de canal P-, deși panta transferului caracteristic și viteza de canal n mai mare decât canalul P- datorită mai mare comparativ cu găurile valorilor de mobilitate de electroni.
De la circuitul MIS valoare cerințele de proiectare tranzistor prag de tensiune ar trebui să fie în intervalul (0,5 ... 3) B. Principala cale de a atinge aceste valori ale canalului ionic este o regiune la o adâncime de aproximativ podlegirovanie W max (N) (9,35). Controlul prin capacitanța dielectric specific este rar folosit, deoarece creșterea grosimii dielectric (scăderea Ci) conduce la o scădere a proprietăților de armare (pantei) și descreșterea grosimii dielectrice limitată de tensiunea de străpungere și scad fiabilitatea. un control de tensiune de prag folosind taxa integrat este utilizat pe scară largă în special reprogrammiruemyh tranzistori MIS cu memorie nevolatilă (Flash, EEPROM, LIPZMOP), și va fi discutat mai jos.
Utilizarea unui p extrem + - și n + - polisiliciu și siliciuri metalice pe baza lor ca o poartă de material permite tensiunii de prag pentru a schimba
1B (lățimea benzii interzise Si). Cu toate acestea, în ceea ce privește fiabilitatea este recomandabil să se asigure # 966; MS> 0. Deoarece interfața built-in câmp în izolator poarta, în acest caz menține o taxă stabilă SiO2 -Si datorită derivei sarcinilor pozitive (ioni) la poarta de metal getter de captare și neutralizare de încărcare a circuitului extern lor. Un avantaj suplimentar al polisiliciu și siliciură de metal pe baza lor se află în proces „simplitatea“ implementarea unui metalizare cu două nivele și structuri auto aliniate de tranzistori MOS cu un nivel scăzut parazitare de scurgere-poarta capacitate (lungimea canalului este determinată de masca polisiliciu poarta).
Tranzistoarele discrete si MIS TIR sursa IP și substrat în majoritatea cazurilor sunt scurtcircuitate (pământ). Acest lucru ajută la reducerea efectului de tranzistor bipolar parazitare, a cărui emițător și colector sunt aliniate cu sursa și de scurgere, iar baza - cu substratul. In mare putere MIS tranzistoarele astfel de încorporare crește rezistența la defalcare secundară.
În unele cazuri, este necesar să se mărească tensiunea de prag (în special canalul n). În acest scop, substratul este deplasarea înapoi hrănite în ceea ce privește sursa UIP. Aceasta conduce la o deplasare a canalului inversiune inverse în raport cu substratul, și deci o creștere a grosimii stratului de ioni de auto marginalizator (IPF), care determină creșterea densității de încărcare de suprafață a scăderii fixe și mobile în densitatea de sarcină, la o tensiune fixă la poarta (9,36). Ca urmare, tensiunea de prag crește cu o sumă care compensează creșterea ionilor de imobile de încărcare:
Substratul mai dopată puternic (NA) și mai mică poarta capacitate specifică (Ci), cu atât mai mare influența substratului asupra tensiunii de prag.