Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 513608)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Приборно-технологическое проектирование полевых полупроводниковых приборов (90,00 руб.)

0   0
АвторыБыстрицкий Алексей Викторович, Быкадорова Галина Владимировна, Пономарев Константин Геннадьевич, Ткачев Александр Юрьевич
ИздательствоИздательский дом ВГУ
Страниц37
ID673157
АннотацияПодготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендовано для студентов 1-го и 2-го курсов очной формы обучения физического факультета, обучающихся по программам магистратуры.
Приборно-технологическое проектирование полевых полупроводниковых приборов [Электронный ресурс] / А.В. Быстрицкий, Г.В. Быкадорова, К.Г. Пономарев, А.Ю. Ткачев .— Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2017 .— 37 с. — 37 с. — Режим доступа: https://rucont.ru/efd/673157

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Приборно-технологическое_проектирование_полевых_полупроводниковых_приборов.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Учебно-методическое пособие Составители: А.В. Быстрицкий, Г.В. Быкадорова, К.Г. Пономарев, А.Ю. Ткачёв А.В. Быстрицкий, Г.В. Быкадорова, К.Г. Пономарев, А.Ю. Ткачёв Воронеж Издательский дом ВГУ 2017
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ 1. Физические основы работы МОП-транзисторов ………………… 4 2. Приборно-технологическое проектирование n-МОП-структур …. 15 2.1. Проект в программе-оболочке SENTAURUS Workbench ..… 15 2.2. Технология создания n-МОП-структур ……………………… 16 2.3. Физико-технологическая модель n-МОП-структуры в модуле SProcess …………………......……………………… 18 2.4. Оптимизация расчётной сетки в модуле SNMesh ….…......... 23 2.5. Расчёт основных характеристик и параметров n-МОП-структуры в модулях SDevice и Inspect …...................................... 2.5.1. Передаточная характеристика, пороговое напряжение и крутизна передаточной характеристики ..…….......... 2.5.2. Семейство выходных вольт-амперных характеристик, сопротивление сток-исток в открытом состоянии в линейной области и в области насыщения ……......... 26 26 29 2.5.3. Пробивное напряжение ………………………..……..... 32 Библиографический список ………………………………………… 36 3
Стр.3
Т а б л и ц а 1.1 Тип Структура и основные характеристики МОП-транзисторов Общий вид вольт-амперных характеристик Структура передаточные Iси Iси выходные Uзи 3> Uзи 2> Uзи 1 Uзи 3> Uпор 0 Uпор Iси Uзи Uзи < Uпор Uзи 1> Uпор Uзи 2> Uпор 0 - Iси Uси Uзи 3> Uзи 2> Uзи 1 Uзи 3< 0 0 Uпор Iси -Uзи Uзи < Uпор Uзи 1< 0 Uзи 2< 0 0 Iси - Uси Uзи 3> 0 Uзи < Uпор Uзи 1< 0 Uзи 2= 0 Uпор 0 Iси Uзи 0 - Iси Uси Uзи 3< 0 Uзи < Uпор Uзи 1> 0 Uзи 2= 0 Uпор 0 6 -Uзи 0 - Uси р-канальный n-канальный нормально открытый нормально открытый p-канальный нормально закрытый n-канальный нормально закрытый
Стр.6
При напряжении на затворе больше порогового Uзи > Uпор и нулевом напряжении сток-исток Uси = 0 канал имеет одинаковую толщину по всей длине (рис. 1.2а). а б в Рис. 1.2. Нормально закрытый n-канальный МОП-транзистор при: а  Uзи > Uпор и Uси = 0; б  Uзи > Uпор и Uси > 0; в  Uзи > Uпор и Uси > Uнасыщ Если на сток подать положительное напряжение, то в цепи сток-исток потечёт ток Iси, величина которого регулируется затворным напряжением Uзи. Так как дополнительно к вертикальному электрическому полю, возникающему при подаче на затвор напряжения относительно подложки, в канале появляется горизонтальное электрическое поле из-за разности потенциалов между стоком и истоком, то толщина канала уменьшается по направлению к стоку (рис. 1.2б). При некотором Uси, называемым напряже7
Стр.7
нием отсечки Uотс, толщина канала у стока станет равной нулю, а при дальнейшем увеличении напряжения Uси канал будет всё больше укорачиваться (рис. 1.2в). Ток Iси при этом практически не увеличивается. Область рабочих параметров МОП-транзистора, в которой канал существует от истока до стока, является линейной областью, а область, в которой канал перекрыт, соответствует области насыщения, которая наступает при Uси > Uнасыщ . Аналитические выражения для вольт-амперных характеристик МОПтранзисторов на примере n-канального нормально закрытого транзистора имеют вид: - в линейной области - в области насыщения I = bk lk cи cи μ C U U U  Ucи 2 n ox I = bk lk    μ Cn ox зи  пор зи   cи U Uпор 2  2 , где Iси – ток стока; bk – ширина канала; lк – длина канала; μn – подвижность электронов в канале; Сох – ёмкость МОП-структуры; Uси – напряжение на стоке относительно истока; Uзи – напряжение на затворе относительно истока; Uпор – пороговое напряжение МОП-транзистора. Передаточная характеристика МОП-транзистора представляет собой зависимость тока стока от напряжения на затворе при фиксированном напряжении сток-исток. Типичный вид передаточных характеристик нормально закрытого n-МОП-транзистора приведён на рисунке 1.3а. По передаточной характеристике можно определить пороговое напряжение и крутизну характеристики транзистора. Пороговое напряжение определяется как точка пересечения касательк наиболее линейному участку характеристики (т. е. проведённой ной через точку перегиба) с осью напряжения на затворе. Крутизна S определяется как тангенс угла наклона этой касательной: 8 2 1   ;
Стр.8
S   cu  U I Iси Uси 1 Uси 2 Uси 3 Uзи 1 Uзи 2 Uзи= 0 0 Uпор а Uзи 0 U Uпр 2 U Uпр 0 б пр 3 а  передаточные характеристики при различных напряжениях сток-исток Uси1 > Uси2 > Uси3; Рис. 1.3. Вольт-амперные характеристики нормально закрытого n-МОП-транзистора: б  выходные стоковые характеристики при различных напряжениях на затворе Uзи1 > Uзи2 > Uзи3 > Uпор Выражение для крутизны можно записать в виде S = bk lk μ C U . n ox cи Так как крутизна зависит от напряжения сток-исток, то пороговое напряжение, определённое таким способом, также зависит от напряжения сток-исток. Для того чтобы избавиться от зависимости порогового напряжения от напряжения сток-исток Uси, целесообразно пороговое напряжение определять как напряжение, при котором ток стока достигает какого-либо определённого значения, например, 0,1 мкА. Выходные вольт-амперные характеристики снимаются при фиксированном напряжении на затворе Uзи и представляют собой зависимость тока стока от напряжения сток-исток Iси(Uси). Типичные выходные характери9 пр 1 Uси зu U const Iси cи . Uси = Uзи - Uпор Uзи 3
Стр.9
стики нормально закрытого n-канального МОП-транзистора представлены на рисунке 1.3б. Перекрытие канала происходит при Uси = Uзи – Uпор. Это парабола на рисунке 1.3б, отделяющая линейную область режимов от области насыщения. Напряжение питания транзистора Uпит обычно выбирается в области насыщения из-за более высокого значения крутизны S. По выходным вольт-амперным характеристикам МОП-транзистора можно определить его сопротивление сток-исток Rси в закрытом и открытом состоянии: Rси   cu     U I  cu   1 . U const зи В закрытом состоянии МОП-транзистора сопротивление Rси определяется при Uзи = 0 или при Uзи = –Uпит, а в открытом состоянии Rси МОПтранзистора определяется при напряжении на затворе, гарантирующем его полное открытие, обычно Uзи = (3÷4)Uпор. Сопротивление Rси в открытом состоянии МОП-транзистора различается в линейной области при Uси → 0 и в области насыщения при Uси → Uпит. Сопротивление Rси в области насыщения также называют выходным сопротивлением стока Rвых. При увеличении Uси значительную роль начинает играть генерация электронно-дырочных пар путём ударной ионизации атомов кремния в области стокового pn-перехода. Скорость генерации Gavalanche определяется выражением G avalanche=αn νn +α pν , n p p где αn, αр – коэффициенты ионизации, или умножения, электронов и дырок, зависящие от Uси; n, p – концентрации электронов и дырок; νn, νp – скорости электронов и дырок. При достижении на стоке пробивного напряжения Uпр начинается лавинная генерация носителей заряда из-за ударной ионизации, т. е. происхо10
Стр.10

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически