Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II 15-04-081Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II 15-04-081Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av."— Presentationens avskrift:

1 Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av strömmen Beräkning av strömmen Storsignal, DC Storsignal, DC Kanallängdsmodulation Kanallängdsmodulation Flatband-shift Flatband-shift pMOSFET pMOSFET

2 Elektrostatik: Laddning och elektrisk potential Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 Potential:Laddning: x  dpdp -N A x U dpdp x E dpdp ECEC EVEV

3 Energiband för en nMOSFET – Vad sätter U th ? Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 LGLG U DS ECEC EVEV x  EFEF EiEi Metall Positiv potential på Gaten – sänker E f i metallen Isolatorn har stort bandgap – ingen ström. E F konstant i halvledaren Oxid Halvledare

4 Energiband för en nMOSFET – Utarmning Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 LGLG ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS n p <


5 Energiband för en nMOSFET – intrinsisk yta Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 LGLG ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS +U GS n p =p p =n i <

6 Energiband för en nMOSFET – svag inversion Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 LGLG ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS +U GS eU ox

7 Energiband för en nMOSFET – stark inversion: U GS =U TH Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 LGLG U DS ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS +U GS Många fria laddningar vid ytan! eU ox eFeF eFeF

8 Stark inversion: U GS >U TH Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp -eN A eFeF eU ox  dpdp -eN A x eFeF eU ox eU yta

9 Fria laddningar för U GS > U TH : Q N Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 LGLG ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS QNQN Efter stark inversion: d p konstant Q N : Fria elektroner vid ytan För U GS > U th !

10 Ackumulation – 2 minuter övning Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 ECEC EVEV x  EFEF EiEi Metall Oxid Halvledare ECEC EVEV x  EFEF EiEi Oxid Halvledare -eU GS Hur ser banden / laddningen ut om man lägger en negativ spänning på gaten?

11 Stark inversion - Sammanfattning: U GS =U TH Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 Oxid-kapacitans per area: (F/m 2 ) (V) Tröskelspänning (V)

12 Exempel Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 N A =10 23 m -3  0 =8,85  F/m  ox =3,9  r =11,8 e=1,6  As t ox =5 nm Beräkna U TH Vad är d p vid stark inversion?

13 Sammanfattning Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 U th : Tröskelspänning (V) U t : termisk spänning: kT/e=25.8mV vid T=300K E i – intrinsisk ferminivå (~mitten av bandgapet) (eV)  F : skillnad mellan E i och E F långt från ytan (V) C ox : Oxidkapacitans (F) C ox ’: Oxidkapacitans / area (F/m2) Q N ’: laddningar / area (C/m2)

14 Plattkondensator - Fälteffekt Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 P-typ halvledare U gs =0V Metall U gs =1V U gs =2V U gs =3V Joniserade acceptoratomer (N A ) Elektroner Hål

15 Tröskelspänning – stark inversion Föreläsning 5, Komponentfysik eU th +- n yta =p p0 =N A e2Fe2F Spänning över oxiden Spänning över halvledaren Laddning vid stark inversion: QNQN

16 P-typ semiconductor Metal-Oxid-Semiconductor Field Effect Transistor Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 N ++ Source Drain Gate U GS = 0.2VU GS = 0.4VU GS = 1.0V Isolator – SiO 2

17 2 minuters övning Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 N ++ Isolator – SiO 2 y +U DS En nMOSFET är biaserad i mättnadsområdet. Vilket värde har dI DS (y)/dy mellan y=0 och y=L? y=0 y=L

18 Fälteffekttransistor - nMOSFET - Geometri Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 SourceDrain Gate Oxid Kanal xy Z L V DS I DS Z Q N (y) XX Stark Inversion –  X tjockt ledande lager vid ytan

19 Beräkning av ström – nMOS: Lång kanal (L g >1µm) Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 U DS U GS 0

20 Ström och kanal – linjära området Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 U DS =U GS -U th U gs U th U GS >U th + U DS

21 Ström och kanal – mättnadsområdet Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 U DS =U GS -U th U DS U GS -U th U DS =U GS -U th Pinch – off: I DS oberoende av U DS


Ladda ner ppt "Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II 15-04-081Föreläsning 5, Komponentfysik 2015 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av."

Liknande presentationer


Google-annonser