Θεωρούμε MOSFET p-καναλιού με τα εξής χαρακτηριστικά

Παρουσίαση με θέμα: "Θεωρούμε MOSFET p-καναλιού με τα εξής χαρακτηριστικά"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Θεωρούμε MOSFET p-καναλιού με τα εξής χαρακτηριστικά
ΆΣΚΗΣΗ 3.1 Γκίκα Ζαχαρούλα ΑΜ 5941 Σπηλιόπουλος Βασίλειος ΑΜ 6089 Θεωρούμε MOSFET p-καναλιού με τα εξής χαρακτηριστικά

2 Νόθευση υποστρώματος NDs=1015cm-3
Πυκνότητα νόθευσης στο πολυπυρίτιο της πύλης NDg=1020cm-3 Πάχος οξειδίου πύλης tox=650A Πυκνότητα φορτίου οξειδίου διεπαφής Nox=2x1010cm-2 εsi=11,7ε0 εox=3,97ε0

3 α) Υπολογίστε τη VT0 για VSB=0
β) Καθορίστε τον τύπο και την ποσότητα της νόθευσης που απαιτείται στο κανάλι για να πετύχουμε τάση threshold VT0=-2V

4 ΛΥΣΗ α) Αρχικά υπολογίζουμε το δυναμικό Fermi του υποστρώματος φFns=kT/q ln(NDs/ni) φFns=0.026V ln(1015cm-3/1.45*1010cm-3) =0.29V Έπειτα υπολογίζουμε το δυναμικό Fermi της πύλης φFng=kT/q ln(NDg/ni) φFng=0.026V ln(1020cm-3/1.45*1010cm-3) =0.59V

5 Έτσι υπολογίζουμε το ΦGC (work function difference between gate and channel)
ΦGC=φFns- φFng=0.29V-0.59V=-0.3V Το QB0 (πυκνότητα φορτίου στην περιοχή αραίωσης για VSB=0) είναι QB0=(2qNDsεSi|-2φFns|)1/2=13.9*10-9 C/cm2 Το πρόσημο είναι θετικό γιατί η περιοχή αραίωσης αποτελείται από θετικά ιόντα (τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται λόγω της αρνητικής τάσης που εφαρμόζεται στην πύλη) Στη συνέχεια υπολογίζουμε το Qox (πυκνότητα φορτίου στην επαφή υποστρώματος και οξειδίου) Qox=q* Nox=3.2*10-9 C/cm2 Το φορτίο αυτό είναι τα θετικά φορτία που βρίσκονται στην επαφή υποστρώματος και οξειδίου

6 Η ανά μονάδα επιφάνειας χωρητικότητα πύλης οξειδίου είναι
COX=εOX/tOX=5.4*10-8 F/cm2 Έχοντας υπολογίσει όλες τις συνιστώσες της VT0, μπορούμε τώρα να το υπολογίσουμε VT0= ΦGC-2φFns-QB0/COX-QΟΧ/COX =-0.3-2* *10-9 / 5.4* *10-9 / 5.4*10-8=-1.2V

7 β) Για να πετύχουμε τάση threshold VT0=-2V πρέπει να νοθεύσουμε το υπόστρωμα με πυκνότητα θετικών ιόντων Ν1=ΔV*COX/(-q) =(-2-(-1.2))*5.4*10-8 /(-1.6*10-19) =2.7*1011cm-2 Ο τύπος που χρησιμοποιήθηκε προκύπτει ως εξής: VT0= ΦGC-2φFns-QB0/COX-QΟΧ/COX ΔVT0=-ΔQB0/COX=-q*N1/COX N1=ΔVT0*COX/(-q) ο υπολογισμός αυτός είναι προσεγγιστικός καθώς αγνοεί τη μεταβολή του δυναμικού φF λόγω της νέας νόθευσης