Подпороговая крутизна

Подпоро́говая крутизна́ (более точно: крутизна переходной [сток-затворной] характеристики в подпороговой области, англ. subthrehold slope) — показатель функциональности полевого транзистора при напряжениях исток-затвор $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $V_{SG}$ $V_{SG}$ ниже порогового напряжения $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $V_{th}$ $V_{th}$ . Определяется как

\text{[math]}

S={\frac {d\log(I_{D})}{dV_{SG}}}

S={\frac {d\log(I_{D})}{dV_{SG}}}

.

Часто используется обратная подпороговая крутизна (англ. subthrehold swing), $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $1/S$ $1/S$ , измеряемая в милливольтах на декаду, то есть на порядок изменения тока стока.

Для технических целей желательны увеличение крутизны и, соответственно, минимизация величины обратной крутизны. В идеале, в подпороговом режиме характеристика $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $I_{D}(V_{SG})$ $I_{D}(V_{SG})$ должна иметь экспоненциальный вид $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $A\,\exp(qV_{SG}/k_{B}T)$ $A\,\exp(qV_{SG}/k_{B}T)$ ( $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $k_{B}$ $k_B$ — постоянная Больцмана, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $T$ $T$ — температура, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $q$ $q$ — элементарный заряд, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $A=\,$ $A=\,$ const), а линия $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\log(I_{D})(V_{SG})$ $\log(I_{D})(V_{SG})$ являться прямой, как для прямосмещённого p-n-перехода. Поэтому при температуре 300 К идеальная обратная крутизна составляет

\text{[math]}

[1/S]_{min}=\ln(10)\cdot {\frac {k_{B}T}{q}}\approx 60\,

[1/S]_{min}=\ln(10)\cdot {\frac {k_{B}T}{q}}\approx 60\,

мВ/дек.

На практике значения несколько выше.

Нередки неточности терминологии, когда «крутизной» в данном контексте называется и собственно крутизна, и обратная крутизна, но обычно сразу понятно, о чём идёт речь.

ЛитератураПравить

Подборка ScienceDirect о подпороговой крутизне (см., в частности, 3.3)
Optimization of Ultra-Low-Power CMOS Transistors; Michael Stockinger, 2000