دندن، وانغ جون، وانغ لين
(كلية هندسة المعلومات، جامعة جنوب غرب العلوم والتكنولوجيا، ميانيانغ 621010، الصين)
(MOSFET) هيكل الجهاز، الانطلاق الأساسية العائمة نشر المعادلة على أساس النانو أكسيد معدني أشباه الموصلات تأثير الحقل الترانزستور، تم إنشاء النماذج الحالية استنزاف المنطقة دون العتبة وباب النموذج الحالي. حيث الاعتماد التحيز للتردد على يتجسد بوضوح في النموذج. وجد تحليل بمقارنة استنزاف المنطقة دون العتبي نموذج الحالية قد خفضت جدوى، ومتابعة البوابة الحالية وجود الاعتماد تردد. في حين تمت مقارنة المحاكاة والتجريبية نتائج نموذج للتحقق من دقة هذا النموذج.
النانو المعدنية أكسيد تأثير الحقل الترانزستور، المنطقة دون العتبي، هجرة الحالية. بوابة الحالي، الاعتماد تردد
TN386.1
كود الوثيقة: A
10.16157 / j.issn.0258-7998.2016.12.004
شكل الاقتباس الصيني: دندن وانغ وانغ لين. النانو MOSFET دون العتبي نموذج مميز الحالي التكنولوجيا الالكترونية، 2016،42 (12): 19-22،26.
الإنجليزية شكل الاقتباس: وانغ دندن، وانغ جون، وانغ لين. نموذج من الخصائص الحالية دون العتبي لMOSFET النانو .Application من تقنيات الالكترونية، 2016،42 (12): 19-22،26.
0 مقدمة
استمر الطلب IC للتكامل عالية، وانخفاض استهلاك الطاقة وتردد التشغيل لزيادة، مما يجعل من التطور المستمر لتكنولوجيا CMOS. ومع ذلك، وتصميم المنتجات، واستنزاف الحالية وبوابة الحالية باعتبارها العاصمة معلمات جهاز MOS المهم، ووضع نماذج الجهاز ومحاكاة صعب وصلب، في حين يجري قادرة على التنبؤ بدقة الخصائص الفيزيائية للنموذج رياضي من ارتفاع وتيرة الحالية هي أيضا MOSFET أساسي .
حاليا في جميع أنحاء لتعزيز أداء نانو MOSFET، أصبحت دراسة نموذج المادية بحث الساخن في الخارج، والتي النموذج الحالي هو سمة من سمات جهاز MOSFET وتحليل الدوائر DC، أساسا هاما لتحليل إشارة صغيرة AC، تحليل الضوضاء، الخ . ومع ذلك، ذكرت وخصائص جهاز من هذا النموذج في الأدب، وتركز أساسا على مكافحة MOSFET المنطقة نزيف قوي العاصمة الحالية، والموصلية، والبحوث تهمة جوهري والسعة الجوهرية ، والمنطقة دون العتبي لاستنزاف الحالية وبوابة الدراسات الحالية لها نادرا ما ذكرت. وثيقة المقترحة التقليدية قناة طويلة تسرب النموذج الحالي، وكشف قوية معكوس مربع المنطقة القانون الخصائص الحالية التسرب، ولكن عدم وجود دراسات المنطقة دون عتبة. وثيقة يوضح بوابة MOSFET قناة طويلة التقليدية مشتق النموذج الحالي، ولكن مع الجهاز في المقياس النانوي، ترتفع وتيرة التشغيل فوق جيجاهيرتز، لا يمكن أن تصف بدقة جميع تظهر الميزات الجديدة ووصف الكهربائية هناك قائمة بين ميزة دائما ليست متسقة ذاتيا.
واستنادا إلى المنطقة دون العتبي الجهاز، هنا إنشاء نموذج النانو استنزاف MOSFET الحالية والنموذج الحالي البوابة، مع تعزيز الجهاز الحالي تردد التحيز نموذج الاعتماد لتعكس الخصائص الحالية للجهاز. وبالنسبة للمنطقة دون العتبي من النموذج الحالي، استنادا إلى تهمة قلب المنطقة دون العتبي، بدلا من المفهوم التقليدي للسمك قناة فعالة من حوالي، وبالتالي تحسين دقة هذا النموذج. في حين تمت مقارنة نتائج المحاكاة مع النتائج التجريبية للنموذج للتحقق من دقة هذا النموذج. تحليل MOSFET نموذج النانو وتصميم يوفر مرجعا، والمستمدة I / V المعادلة المميزة هي أسهل لرفع مستوى التجريد المستوى المادي إلى المرحلة الدوائر الجهاز.
1 نموذج الحالي
FIG 1 هو تخطيطيا من النانو NMOSFET، حيث نموذج تهمة توظيف. استنزاف الدوائر النانو وأجهزة تحليل NMOSFET DC الحالي وبوابة الخصائص الحالية نموذج، على أساس تبادل التحليل إشارة صغيرة المهم، تحليل الضوضاء أو ما شابه ذلك، ولذلك فمن الضروري تحليل خصائص NMOSFET الحالية من أجهزة النانو.
1.1 الصرف الحالي
، واستخدام نظرية الانجراف نشرها، ويمكن التعبير عن الأجهزة القائمة على حركة عشوائية من ناقلات أجهزة النانو MOSFET استنزاف الحالي على النحو التالي:
حيث n هو معدل تأثير التأين، QI (خ) في وحدة المساحة من انعكاس رقم الجهاز المسؤول طبقة، V (X) يتم تطبيقها في الجهد نقطة س، VTH والجهد الحراري، W هو عرض القناة، من الامم المتحدة كحاملات التنقل، الاسم المميز هو معامل الانتشار، الاسم المميز = unkT / ف. عندما تعمل في المنطقة انعكاس قوية (بوابة أكبر الجهد من الجهد عتبة، VGS > وVT)، وتيار الانحراف للجهاز مع الاحترام للقناة، ونشر الحالية في هذا الوقت يمكن تجاهلها، التيار الكلي في الانجراف الحالي هو المهيمن، أي معرفات = Ids1. ومع ذلك، مع تناقص VGS، ونحن مستمرون في خفض التسرب الحالي، عندما VGS أقل من أو بالقرب من VT VT، I / خصائص V من المقياس النانوي جهاز MOSFET تتغير بشكل كبير من القانون مربع، ويسمى التيار في هذا الوقت الفرعية الحد الأدنى الحالي. عندما تعمل في المنطقة دون العتبي، حاجز المحتمل لسطح التنقل الناقل أقل المنقولة، والقناة الحالية لنشر الرئيسي الحالي ، وهي:
عندما تعمل في المنطقة دون العتبي، وتركيز تهمة طبقة انعكاس وتركيز استنفاد طبقة تهمة لا يكاد يذكر مقارنة من المصدر إلى محطة استنزاف لإمكانات سطح يمكن اعتبار ثابت ، يمكن الحصول عليها عن طريق حل معادلة بواسون إمكانات سطح التعبير هي:
حيث، si هو ثابت العزل الكهربائي من السيليكون، Nsub هو تركيز المنشطات الركيزة، كوكس هو السعة أكسيد البوابة. يحددها إمكانات سطح المنطقة قد تزيد من قناة انعكاس طبقة عدد تهمة من وحدات:
حيث، VGT = VGS-VT الزائد بوابة، Voff هو الجهد الإزاحة.
بواسطة الصيغ أعلاه قد تكون مشتقة النانو MOSFET دون العتبي التسرب الحالي:
بوابة الحالي 1.2
يتم إنشاء الاستشعار عن البوابة الحالية من تقلبات القدرة في القناة من خلال اقتران من السعة البوابة، مما تسبب في لوحة البوابة الحالية الضوضاء. 1، يمكن التعبير عن يسببها التيار الضوضاء بوابة ك :
2 نتائج وتحليل
للتحقق من المحدد في هذا القرار النانو MOSFET تسرب دون العتبي دقة النموذج الحالي والبوابة التي يسببها ومزودة النموذج الحالي لأول مرة بعد جيل المعلمة نموذج محاكاة باستخدام MATLAB، ونتائج المحاكاة تتم مقارنة مع النتائج التجريبية للتحقق دقة هذا النموذج، في حين أن خصائص جهاز تحليل الحالية في ظل ظروف التحيز مختلفة.
خصائص الانتاج هو مبين في الشكل دون العتبي MOSFET النانو منحنى 2. وكما يتبين من الشكل، منحنى 1، منحنى 2 و 3 منحنيات لبوابة التحيز VGS = 0.15 V، VGS = الناتج منحنى مميزة عند 0.2 V وVGS = 0.25 V. عندما VDS صغيرة، ويزيد من معرفات استنزاف الحالية مع VDS ترتفع بسرعة، منحدر أكبر من الناتج منحنى مميزة. في ظل ظروف معينة مع VDS بوابة التحيز متزايدة، واستنزاف الحالية يبدأ تشبع، وذلك بسبب وجود المنطقة دون العتبي القناة الناقل تركيز التدرج طبقة انعكاس قرب نهاية مصدر القيم العالية والمنخفضة وعلى مقربة من محطة استنزاف، لنشر التيار الحالي القائمة.
3 هو منحنى مميزة للنقل MOSFET المنطقة دون عتبة، FIG 3 (أ) هو مقياس خطي، FIG 3 (ب) هو شبه لوغاريتمي. يمكن أن ينظر إليه 130 نانومتر و 40 نانومتر استنزاف MOSFET تحليل مقارن الحالي من هذا الرقم، والمنطقة دون العتبي، وانخفاض التسرب الحالي مع تناقص VGS، وهو انخفاض حاد أضعافا مضاعفة قيمة، التسرب الحالي بسبب دون العتبي ويهيمن الفرق المكلفة تركيز نشر الحالية التي تنتهي المصدر ونزيف القرار، المنطقة دون العتبي ومصدر VGS تركيز تهمة أضعافا مضاعفة، وبالتالي تسرب VGS الحالية علاقة أسية، مع الاعتماد تحيز قوي. وتتفق نتائج المحاكاة بشكل جيد مع النتائج التجريبية تثبت دقة هذا النموذج، ولكن تبين أيضا أن نسبة من الورق مثل تقليل تسرب النموذج الحالي الجدوى.
FIG 4 هو البوابة دون العتبي MOSFET الناجمة الحالية مع منحنى بوابة التحيز، FIG 4 (أ) هو مقياس خطي، FIG 4 (ب) هو شبه لوغاريتمي. FIG 130 نانومتر بنسبة 40 نانومتر، واستنزاف MOSFET تحليل مقارن الحالي يمكن أن ينظر، وأقصر القناة، والزيادات الحالية تسرب دون العتبي، مع زيادة في VGS الإيج يزيد أضعافا مضاعفة. وذلك لأن طول القناة النقصان، وبالتالي فإن نسبة من المصدر واستنزاف منطقة انخفاض في الزيادات قناة، يتم تقليل نسبة طبقة انعكاس، وتحسين تركيز الناقل الجوهرية، قناة طبقة انعكاس الإلكترون زيادة كثافة، في حين يتم زيادة VGS، مما أدى إلى تعزيز طبقة أكسيد الحقل الكهربائي، مما أدى إلى قناة تردد التصادم اقتران الآثار وزيادة كل من أسطح الإلكترونية. وجد التحليل أنه بالمقارنة مع تسرب بوابة الحالي الحالية التي يسببها، الإيج لديه أداء يلي.
5 هي العلاقة بين تيار دون العتبي مقابل علاقة تواتر FIG 5 (أ) هو استنزاف الحالية تختلف مع تردد، FIG 5 (ب) العلاقة بين بوابة يسببها يختلف الحالية مع تردد. وكما يتبين من هذا الرقم، والتسرب الحالي في ظل ظروف التحيز وجود مستقل تردد معين، والبوابة التي يسببها الحالي وجود تبعية تردد قوية، يتناسب خطيا إلى التردد. في المنطقة دون العتبي، عندما يزيد التردد، والحركة الحرارية للشركات زادت قناة الاتجاه الطولي، وأكثر وضوحا تأثير اقتران وتردد الاصطدام، وارتفاع الناجم عن الضوضاء الحالية البوابة، واتجاه عرضي، وذلك أساسا عن طريق الأخاديد يتم تحديد الطريق كثافة الإلكترونات السطح.
3 الخاتمة
في هذه الورقة، تم إنشاء الهيكل المادي للجهاز النانو MOSFET، وذلك باستخدام مبادئ نماذج الانتشار العائمة استنزاف دون العتبي الحالي ومنطقة بوابة النموذج الحالي. حيث يتم عرض نموذج لتعكس الاعتماد تردد من الخصائص التحيز الحالية من الجهاز، في حين أن نتائج محاكاة هذا النموذج مع القياسات التجريبية، يتم التحقق من دقة هذا النموذج. للنموذج الحالي والمنطقة دون العتبي، استنادا إلى تهمة المنطقة دون العتبي انقلاب، بدلا من المفهوم التقليدي للسمك قناة فعالة من حوالي، وبالتالي تحسين دقة هذا النموذج. جدوى تقليص نزيف النموذج الحالي منطقة دون العتبي جدول المقارنة المنيا في ظل ظروف مختلفة التحيز وجود مثل بوابة الحالي بعد اعتماد تردد وfollowability.
مراجع
CHAUHAN Y S، VENUGOPALAN S، M CHALKIADAKI A، وآخرون al.BSIM6: التناظرية وRF نموذج التعاقد لMOSFET الأكبر المعاملات .IEEE على الكترون الأجهزة، 2014،61 (2): 234-244.
PARVIZI M، ALLIDINA K، M EL-GAMAL ن.ع الفرعية ميغاواط، منخفضة للغاية الجهد، النطاق العريض منخفضة الضوضاء تصميم مكبر للصوت تقنية .IEEE المعاملات على تكامل الأنظمة على نطاق واسع جدا، 2015،23 (6): 1111-1122.
CHALKIADAKI M A، C ENZ C.RF الصغيرة إشارة ونمذجة الضوضاء بما في ذلك استخراج المعلمة من MOSFET النانو من ضعيف إلى قلب قوي المعاملات .IEEE على نظرية ميكروويف وتقنيات، 2015،63 (7): 1-12.
رضوي. تصميم الدوائر التناظرية CMOS المتكاملة شيان: شيان جياوتونغ جامعة أكسفورد، 2003.
ARORA N.Modeling آثار الساخنة الناقل نماذج .MOSFET لدائرة VLSI Simulation.Springer فيينا، 1993: 366-401.
TRIANTIS D P، BIRBAS A N، S PLEVRIDIS E.Induced الضوضاء البوابة في الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة النظر: حالة submicron الحالة الصلبة للإلكترونيات، 2010،41 (12): 1937-1942.
CHAN L H K، YEO K S، K مضغ W J، وآخرون al.High التردد النمذجة ضجيج الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة للتطبيقات RF فائقة منخفضة الجهد المعاملات .IEEE على نظرية ميكروويف وتقنيات، 2015،63 (1): 141-154.
ARORA N.Mosfet نماذج للمحاكاة VLSI: النظرية والتطبيق (سلسلة الدولي على التقدم في مجال الالكترونيات الحالة الصلبة) .World النشر العلمي Co.Inc.2007.
TSIVIDIS Y.Operation والنمذجة من الترانزستور MOS .McGraw هيل، Inc.1999: 25-39.
لو يي، تشانغ بالطقس، Huhui يونغ، وآخرون سلالة ذو محورين تأثير الحقل أكسيد سي ن نوع المعدن أشباه الموصلات الترانزستور مصدر استنزاف نموذج مميز الحالي Physica سينيكا، 2015 (19): 272-277.
VAN L R، J PAASSCHENS C J، SCHOLTEN A J، وآخرون al.New نموذج التعاقد لبوابة الناجم عن الضوضاء الحالي اجتماع أجهزة .Electron، 2003.IEDM'03 الفني Digest.IEEE International.IEEE، 2003: 36.2.1-36.2.4.
