Подпороговые характеристики КНИ структур
В подпороговой области работает только больцмановская статистика, поэтому чувствительность подпорогового тока:
(2.1)
к изменению затворного напряжения описывается величиной подпорогового размаха (В/декада):
(2.2)
учитывая наличие поверхностных состояний на границе раздела между кремниевым телом и подзатворным окислом:
(2.3)
получаем:
(2.4)
Подпороговый размах равен, соответственно,
(2.5)
Поскольку толщина скрытого окисла обычно намного больше, чем толщина подзатворного, то мы имеем неравенство Сг/С\ <С 1. Это означает, что при малой плотности поверхностных состояний (Сц/С\ <С 1) величина подпорогового размаха напряжения оказывается вблизи своего теоретически минимального значения ~1п 10<рт~ 60 мВ/декада, что выгодно отличает КНИ МОП полностью обедненного типа от транзистора объемной технологии. В хороших короткоканальных МОПТ объемной технологии величина подпорогового размаха составляет ~85 мВ/декада для технологии 0,25 мкм, в то время как для полностью обедненного КНИ МОП для тех же 0,25 мкм размах составляет = 70 мВ/декада при комнатной температуре.
Как и в транзисторах объемной технологии (см. п. 7.10), в подпороговой области частично обедненных КНИ МОПТ емкость поверхностных состояний доминирует над емкостью инверсионного слоя (Су Сту), а это означает, что выражение (9.6.3) следует уточнить:
|
|
|
(2.6)
Используя (2.6) и (2.4), комбинацию {1+к)/к можно переписать в форме:
(2.7)
Рис. 2.1Вольт-амперные характеристики ПО КНИ МОП для различны температур
Тогда формула для ВАХ в подпороговой области приобретает вид:
(2.8)
Подпороговый ток КНИ МОП описывается соотношением
(2.9)
где Св= С3С2/(Сз+ С2) — емкость последовательно соединенного скрытого окисла и кремниевой пленки базы.
На рис. 2.1 показаны вольт-амперные характеристики полностью обедненных КНИ МОП для разных температур измерения.
Механизмы пробоя МОП структур
В короткоканальных (L<1 мкм) и слаболегированных (Nn< ) приборах пробой, как правило, наступает при меньшей величине напряжения, чем рассчитанное по формуле (4.70). Это связано с одним из механизмов про- боя – сквозное обеднение (смыкание истокового и стокового переходов). Сквозное обеднение происходит при таком взаимодействии обедненных областей истока и стока, которое снижает потенциальный барьер между ними, препятствующий протеканию электронного тока. 3 16 см10
|
|
|
Известно, что когда напряжение на стоке достигает насыщения , ширина обедненного слоя не остается постоянной, а зависит от приложенного к нему напряжения (Uси-Uсин):
(3.1)
Когда величина напряжения на стоке Ucистанет равной напряжению пробоя, вызывающему сквозное обеднение Uпр.о, то длина канала L =Xd, следовательно:
(3.2)
При малых величинах L и Nnнапряжение пробоя Uпp.o, вызывающее сквозное обеднение, намного меньше, чем напряжение лавинного пробоя Uпр.лав.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 541; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!