Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом

Тип Реферат
Предмет Физика
Просмотров
301
Размер файла
350 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом

Оглавление

1. Основные сведения

2. Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом

Выводы

1. Основные сведения

Упрощенная структура МДП-транзистора с n-каналом, сформированного на подложке p-типа электропроводности, показана на рисунке 1.

Транзистор состоит из МДП-структуры, двух сильнолегированных областей противоположного типа электропроводности по сравнению с электропроводностью подложки и электродов истока и стока. При напряжении на затворе, превышающем пороговое напряжение (), в приповерхностной области полупроводника под затвором образуется индуцированный электрическим полем затвора инверсный слой, соединяющий области истока и стока. Если подано напряжение между стоком и истоком, то по инверсному слою, как по каналу, движутся основные для канала носители заряда, т.е. проходит ток стока.

2. Расчет МДП-транзистора с индуцированным каналом

I. Выбор длины канала и диэлектрика под затвором транзистора:

а) выбор диэлектрика под затвором:

В качестве диэлектрика для GaAsвыбираем Si3N4, т.к. он обладает довольно высокой электрической прочностью, а также образует сравнительно небольшую плотность поверхностных состояний.

б) определение толщины диэлектрика под затвором:

Слой диэлектрика под затвором желательно делать тоньше, чтобы уменьшить пороговое напряжение и повысить крутизну передаточной характеристики. С учётом запаса прочности имеем выражение:

В, => нм

в) выбор длины канала:

Минимальную длину канала длинноканального транзистора можно определить из соотношения:

,

где - глубина залегания p-n-переходов истока и стока, - толщина слоя диэлектрика под затвором, и - толщины p-n-переходов истока и стока, - коэффициент ( мкм-1/3).

Толщину p-n-переходов истока и стока рассчитаем в приближении резкого несимметричного p-n-перехода:

,

где В, , ,

В


мкм

мкм

мкм

Результаты вычислений сведем в таблицу:

, мкм, см-3, см-3, см-3, В, мкм, мкм, мкм, мкм
0,16107101610171,1021,60,360,24,29

Данный выбор концентраций обусловлен тем, что для вырождения полупроводника должны выполняться условия см-3 и см-3. С другой стороны при уменьшении или при увеличении происходит резкое увеличение длины канала (более 5 мкм). Поэтому и были выбраны такие значения концентраций. Глубина перехода выбрана исходя из тех же соображений.

II. Выбор удельного сопротивления подложки:

Удельное сопротивление полупроводника определяется концентрацией введенных в него примесей. В нашем случае см-3 => Ом·см. Удельное сопротивление подложки определяет ряд важных параметров

МДП-транзистора (максимальное напряжение между стоком и истоком и пороговое напряжение).

Максимально допустимое напряжение между стоком и истоком определяется минимальным из напряжений: пробивным напряжением стокового перехода или напряжением смыкания областей объемного заряда стокового и истокового переходов.

а) напряжение смыкания стокового и истокового переходов:

Напряжение смыкания стокового и истокового переходов для однородно легированной подложки можно оценить, используя соотношение:

,

где - длина канала, которую принимаем равной минимальной длине . Пример расчета:

В - при см-3

Результаты вычислений сведем в таблицу:

, см-31014101510161017
, В32,370,1152,3330,8

б) пробивное напряжение стокового p-n-перехода:

Пробой стокового p-n-перехода имеет лавинный характер и определяется по эмпирическому соотношению:

В –

намного больше, чем напряжение смыкания p-n-переходов.

Скорректируем значение пробивного напряжения, считая искривленные участки на краях маски цилиндрическими, а на углах - сферическими:


Результаты вычислений сведем в таблицу:

, см-31014101510161017
, В293,488,926,17,2
, В152,261,425,310,8

Пример расчета:

для см-3: В

В

Рис.2. Зависимость максимальных напряжений на стоке от концентрации примесей.

Исходя из найденной ранее концентрации примесей см-3, имеем наименьшее из полученных напряжений В, что удовлетворяет условию задания (В).

III. Расчет порогового напряжения:

Пороговое напряжение МДП-транзистора с индуцированным каналом - это такое напряжение на затворе относительно истока, при котором в канале появляется заметный ток стока и выполняется условие начала сильной инверсии, т.е. поверхностная концентрация неосновных носителей заряда в полупроводнике под затвором становится равной концентрации примесей.

Пороговое напряжение, когда исток закорочен с подложкой, можно рассчитать по формуле:

- эффективный удельный поверхностный заряд в диэлектрике, - удельный заряд ионизированных примесей в обедненной области подложки, - удельная емкость слоя диэлектрика единичной площади под затвором, - контактная разность потенциалов между электродом затвора и подложкой, - потенциал, соответствующий положению уровня Ферми в подложке, отсчитываемый от середины запрещенной зоны.

Заряд ионизированных примесей определяется соотношением:

,

где - толщина обедненной области под инверсным слоем при .

Контактная разность потенциалов между электродом затвора и подложкой находится из соотношения:

.

Пример расчета:

В - для см-3

Кл/см2

В

В

В качестве металла электрода была выбрана платина (Pt), т.к. она имеет наибольшую работу выхода электронов, что увеличивает пороговое напряжение.

Результаты вычислений сведем в таблицу:

, см-3, В, см-3, ВМеталл электродов, эВ, В
10110,650,5·10-82,08Al4,10,88
10120,710,6·10-82,06Ni4,51,28
10130,790,7·10-82,04Cu4,41,18
10140,920,8·10-82,02Ag4,31,08
10151,220,9·10-82,00Au4,71,48
10162,0810-81,98Pt5,32,08

В результате расчетов было получено значение максимальное значение В при см-3. Для того, чтобы получить В, требуется ввести новый технологический процесс, а именно имплантацию в приповерхностный слой отрицательных ионов акцепторной примеси с зарядом Кл/см-2, которая позволит увеличить пороговое напряжение.

В итоге получаем следующие параметры:

, см-3, см-3, эВ, мкм, Ф/см2T, K, В
10710161,430,165·10-800,52
, эВ, эВ, эВ, В, Кл/см2, Кл/см2, В
4,075,3075,3-0,00725,68·10-89,6·10-84

Температурная зависимость порогового напряжения:

ККК

, см-3, В, 10-8 Кл/см2, В, В
101300,350,3600,150,150,520,170,162,342,722,73
101400,410,4200,500,510,520,110,0992,342,852,86
101500,460,4801,691,710,520,0510,042,343,153,16
101600,520,5305,685,750,52-0,0072-0,022,344,004,03

Рис.3. Температурная зависимость порогового напряжения.


Из приведенных расчетов видно, что концентрация примесей, а также количество вводимых ионов были выбраны правильно, что обеспечило требуемую величину порогового напряжения (4 В).

IV. Определение ширины канала:

Ширину канала в первом приближении можно определить из соотношения:

,

где - крутизна характеристики передачи, - заданный ток стока, - подвижность носителей заряда в канале при слабом электрическом поле.

Пример расчета:

мкм

Результаты вычислений сведем в таблицу:

, мкм, мА/В, Кл/см2, В, Ф/см2, см2/ (В·с) , мА, мкм
4,291,25,68·10-80,525·10-8700409,41

Т.к. ширина канала по величине сравнима с длиной каналу (), то выбираем топологию транзистора с линейной конфигурацией областей истока, стока и затвора.


V. Расчет выходных статических характеристик МДП-транзистора:

Выходные статические характеристики представляют собой зависимости тока стока от напряжения на стоке при постоянных напряжениях на затворе:

,

где - критическая напряженность продольной составляющей электрического поля в канале.

На пологом участке вольт-амперной характеристики, т.е. при , воспользуемся следующей аппроксимацией:

,

где - ток стока при , - длина "перекрытой" части канала вблизи стока.

Расчет произведем по формуле:

где = 0,2 и = 0,6 - подгоночные параметры.

Пример расчета:

В

В

мкм

мА

Результаты вычислений сведем в таблицу:

, В, В, В, В, мА, В/см
-0,1082010,3544,5840000
, В01234567
, мкм--------------------------------
, мА01,111,992,713,283,734,064,31
, В89101112131415
, мкм------------0,0310,0730,1080,1390,166
, мА4,474,564,584,614,664,74,734,76

Рис.4. Статические выходные характеристики транзистора.

Зависимость, построенная на данном графике, довольно точно характеризует практическую закономерность возрастания выходного тока при увеличении напряжения между стоком и истоком. Характерный рост тока происходит до В (В), после чего наступает насыщение, при котором ток стока слабо зависит от напряжения на стоке из-за отсечки канала.

VI. Расчет крутизны характеристики передачи:

Если напряжение на стоке меньше напряжения насыщения, то крутизна определяется соотношением:


При расчет крутизны характеристики передачи производим по приближенной формуле:

Пример расчета:

мА/В

Результаты вычислений сведем в таблицы:тВ

, В01234 …. 20
, мА/В00,0760,150,230,3

В

, В0121011 …. 20
, мА/В00,0760,150,760,79

В

, В0121617 …. 20
, мА/В00,0760,151,21,24

Рис.5. Крутизна характеристики передачи транзистора.

Как видно из графика и расчетов, крутизна характеристики передачи, выбранная для расчета ширины канала (на графике обозначена мА/В), обеспечивается при В и В.

Выводы

В данной работе был произведен расчет основных параметров МДП-транзистора с индуцированным n-каналом, а также выбор и обоснование использования материалов и технологических методов его изготовления.

итоговые значения основных параметров: толщина диэлектрика под затвором нм, минимальная длина канала (критерий длинноканальности) мкм, концентрация примесей в подложке см-3, максимальное напряжение на стоке В, пороговое напряжение В, ширина канала мкм. По этим параметрам был произведен расчет выходной характеристики транзистора, выбор топологии и построение зависимости крутизны ВАХ от напряжений на стоке и затворе.

1. Топология транзистора 2. Поперечное сечение транзистора


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
142365
рейтинг
icon
3069
работ сдано
icon
1329
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
140212
рейтинг
icon
5849
работ сдано
icon
2647
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
94618
рейтинг
icon
2019
работ сдано
icon
1266
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
52 859 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
Миту
Спасибо большое Маргарите Юрьевне за помощь. Работа сделана на отлично, быстро отвечает.
star star star star star
ИГУ
Оперативно, чётко, понятно. Огромное спасибо. Замечание было исправлено в течение 10-15 ми...
star star star star star
Риавиз
Все сделано своевременно, даже раньше.Небольшие недочеты по оформлению исправлены в срок
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

помощь на экзамене

Онлайн-помощь, промышленная технология(фармация)

Срок сдачи к 27 мая

только что

Геологический разрез. Выполнить на миллиметровой бумаге

Лабораторная, Геология

Срок сдачи к 2 июня

4 минуты назад
5 минут назад

Коммерческий агент

Контрольная, Коммерция

Срок сдачи к 31 мая

5 минут назад

I. Ответить на теор вопросы, дать примеры: Лексикология как наука

Контрольная, Немецкий язык

Срок сдачи к 1 июня

10 минут назад

Курсовая работа

Курсовая, Макроэкономика

Срок сдачи к 27 мая

10 минут назад

Ответить на вопросы к семинару (вопросы в тексте задания)

Другое, История и онтология науки

Срок сдачи к 27 мая

12 минут назад

Реферат гарантии независимости адвоката

Реферат, Адвокатура

Срок сдачи к 27 мая

12 минут назад

Тест дистанционно по предмету «схемоте»

Тест дистанционно, схемоте, схемотехника

Срок сдачи к 3 июня

12 минут назад

Топология сети

Курсовая, Информатика

Срок сдачи к 26 мая

12 минут назад
12 минут назад
12 минут назад

Профессиональная деятельность медицинской сестры в повышении мотивации...

Диплом, Профессиональный модуль, медицина

Срок сдачи к 31 мая

12 минут назад

Презентация вкр

Презентация, Вкр

Срок сдачи к 29 мая

12 минут назад

Решить 2 задачи, везде 6 вариант

Решение задач, Интеллектуальные информационные системы

Срок сдачи к 29 мая

12 минут назад

Имя пользователя должно быть Alik

Лабораторная, Linux, информатика

Срок сдачи к 6 июня

12 минут назад

метод отраслевых коэффициентов

Курсовая, Оценка стоимости бизнеса

Срок сдачи к 29 мая

12 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно