Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II 16-04-061Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av.

En presentation över ämnet: "Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II 16-04-061Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av."— Presentationens avskrift:

1 Föreläsning 5 – Fälteffekttransistor II 16-04-061Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 Fälteffekt Fälteffekt Tröskelspänning Tröskelspänning Beräkning av strömmen Beräkning av strömmen

2 Elektrostatik: Laddning och elektrisk potential 16-04-062Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 Potential:Laddning: x  dpdp -N A x U dpdp x E dpdp ECEC EVEV

3 Energiband för en nMOSFET – Vad sätter U th ? 16-04-063Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 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 16-04-064Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 LGLG ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS n p <<p p <<N A pp=NApp=NA +U GS eU ox

5 Energiband för en nMOSFET – intrinsisk yta 16-04-065Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 LGLG ECEC EVEV x  EFEF EiEi dpdp dpdp eU yta -eN A +eU GS +U GS n p =p p =n i <<N A eU ox

6 Energiband för en nMOSFET – svag inversion 16-04-066Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 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 16-04-067Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 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 16-04-068Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 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 16-04-069Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 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 16-04-0610Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 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 16-04-0611Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 Oxid-kapacitans per area: (F/m 2 ) (V) Tröskelspänning (V)

12 Exempel 16-04-0612Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 N A =10 23 m -3  0 =8,85  10 -12 F/m  ox =3,9  r =11,8 e=1,6  10 -19 As t ox =5 nm Beräkna U TH Vad är d p vid stark inversion?

13 Sammanfattning 16-04-0613Föreläsning 5, Komponentfysik 2016 U th : Tröskelspänning (V) U t : termisk spänning: kT/e=25.8mV vid T=300K E i – intrinsisk ferminivå (~mitten av bandgapet) (eV) e  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)