Структура и топология МДП-транзистора

Данные из варианта:

L = 4 мкм

W = 20 мкм

x_j = 0.6 мкм

 

 

 

ГЛАВА 1. Расчет параметров МДП транзисторА.

Раздел 1.1. Расчет и корректировка порогового напряжения

 

При :

(1.1)

где:

- φ_GB – контактная разность потенциалов затвор - полупроводник,

- φ_G, φ_B – их потенциалы соответственно,

- Q_SS –плотность поверхностного заряда на границе диэлектрик-полупроводник,

- Q_SB0 – поверхностная плотность заряда в канале,

- C_S – удельная емкость диэлектрика.

(1.2)

- термодинамическая работа выхода из полупроводника

Выберем в качестве материала затвора n⁺ - Si^*. Тогда - работа выхода из металла; контактная разность потенциалов металл-полупроводник имеет величину:

(1.3)

Эффективное значение поверхностной плотности заряда на границе диэлектрик – полупроводник:

	(1.4)
	(1.5)
	(1.6)
	(1.7)
	(1.8)

Для обеспечения заданной величины порогового напряжения необходимо увеличить его на . Если затвор сделать из р⁺-Si, то получим . Остается добавить . Т.к. эта величина отрицательна, то под затвором необходимо выполнить подлегирование поверхности примесью n-типа (мелкими донорами) на глубину .

(1.9)

Необходимая доза подлегирования составляет:

(1.10)

а средняя концентрация доноров в подзатворном слое:

(1.11)

ВЫВОД: При заданных условиях пороговое напряжение . Для достижения величины порогового напряжения необходимо сделать затвор из р⁺-Si, под затвором необходимо выполнить подлегирование с дозой .

Раздел 1.2. Расчет ВАХ в рамках идеализированной модели

В этом приближении действие подложки не учитывается, а толщина ОПЗ под затвором считается постоянной и равной . ВАХ:

(1.12)

где ;

(1.13)

Для значения :

Для значения :

Для значения :

Для значения :

Для значения :

	Расчёт ВАХ в рамках идеализированной модели

Раздел 1.2.1. Расчет ВАХ с учетом неоднородности ОПЗ под затвором

 

Для случая неоднородности ОПЗ под затвором ВАХ будет выглядеть, и рассчитываться несколько иначе.

Крутая область ВАХ

Для крутой области ВАХ:

, где	(1.14)
	(1.15)

- коэффициент влияния подложки.

Расчет проведем для .

При напряжение насыщения определяется соотношением:

(1.16)

(1.17)

Пологая область ВАХ

Приближенно для заданного можно считать, что ВАХ имеет вид прямой, проходящей через точку . Вычислим при В. Эффективная длина канала:

(1.18)

где E_S = 15 кВ/см — поле насыщения скорости электронов,

(1.19)

толщина ОПЗ под стоком на границе с пологой областью,

(1.20)

контактная разность потенциалов сток-подложка.

Из (1.18) и (1.19):

Ток стока при В:

ВЫВОДЫ: Для построения реальной ВАХ с учетом неоднородности ОПЗ под затвором необходимо провести прямую через 2 точки:

.

Раздел 1.3. Факультативное задание: расчет и корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала

С учетом эффекта короткого канала изменение порогового напряжения рассчитывается по формуле (1.21):

	(1.21)
	(1.22)

 

	(1.23)
	(1.24)

– толщина ОПЗ под затвором, истоком и стоком, – толщина -областей,

(1.25)

– контактная разность потенциалов -область – -подложка.

Считаем случай, когда В, В:

С учетом эффекта узкого канала изменение порогового напряжения рассчитывается по формуле (1.26):

(1.26)

 

 

 

Раздел 1.4. Факультативное задание: расчёт реальной ВАХ, зависящей от

Расчет реальной ВАХ при проводится аналогично разделу 1.2.1.

Крутая область ВАХ

Для крутой области ВАХ:

, где

При напряжение насыщения равно .

Пологая область ВАХ

Приближенно для заданного можно считать, что ВАХ имеет вид прямой, проходящей через точку . Вычислим при В.

контактная разность потенциалов сток-подложка.

Ток стока при В:

ВЫВОДЫ:

.

 

Реальная выходная ВАХ с учётом неоднородности ОПЗ

 

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: