Materiały używane w elektronice



Podobne dokumenty
Wprowadzenie do techniki Cyfrowej i Mikroelektroniki

Literatura. M.N. Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych PŁ

10. Tranzystory polowe (unipolarne FET)

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Tranzystory polowe JFET, MOSFET

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Ćwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

Ćwiczenie nr 7 Tranzystor polowy MOSFET

Tranzystory polowe MIS

W książce tej przedstawiono:

Budowa. Metoda wytwarzania

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Tranzystor bipolarny: częstotliwość graniczna f T

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Tranzystory polowe. Podział. Tranzystor PNFET (JFET) Kanał N. Kanał P. Drain. Gate. Gate. Source. Tranzystor polowy (FET) Z izolowaną bramką (IGFET)

TRANZYSTORY MIS WYKŁAD 14 SMK Na pdstw. W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Wstęp do analizy układów mikroelektronicznych

Tranzystory. bipolarne (NPN i PNP), polowe (MOSFET), fototranzystory

Elementy przełącznikowe

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Repeta z wykładu nr 6. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Metal-półprzewodnik

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Tranzystory polowe. Klasyfikacja tranzystorów polowych

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd r.

Prowadzący: Prof. PŁ, dr hab. Zbigniew Lisik. Program: wykład - 15h laboratorium - 15h wizyta w laboratorium technologicznym - 4h

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Fizyka II, lato

Elektryczne własności ciał stałych

Tranzystor bipolarny wzmacniacz OE

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

Diody, tranzystory, tyrystory. Materiały pomocnicze do zajęć.

Elementy elektroniczne Wykłady 7: Tranzystory polowe

Pierwszy tranzystor. Zasadę budowy tranzystora przedstawiono na rysunku: E emiter B baza C kolektor

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone,

Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA

Elektryczne własności ciał stałych

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych

ELEKTRONICZNA APARATURA DOZYMETRYCZNA. Wyk. 4. Tranzystor MOS

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Przewodność elektryczna półprzewodników

TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

Pamięci RAM i ROM. R. J. Baker, "CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation", Wiley-IEEE Press, 2 wyd. 2007

Ogólny schemat inwertera MOS

Ćwiczenie 9 TRANZYSTORY POLOWE MOS

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

Organiczne tranzystory polowe. cz. I. Poprzednio. Złącze

Teoria pasmowa ciał stałych

TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

Modelowanie elementów Wprowadzenie

Detektor CCD. aparaty cyfrowe kamery VIDEO spektroskopia mikrofotografia astrofizyka inne

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej przez pomiar zależności oporności elektrycznej monokryształu germanu od temperatury.

Prawo Ohma. qnv. E ρ U I R U>0V. v u E +

A-7. Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania

TRANZYSTORY MOCY. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi tranzystorami i ich charakterystykami.

Technologia CMOS. współczesne technologie CMOS tranzystor MOS komponenty pasywne dodatkowe zagadnienia topografia układów scalonych

Elementy elektroniczne Wykłady 3: Półprzewodniki. Teoria złącza PN

Układy nieliniowe - przypomnienie

1 Tranzystor MOS. 1.1 Budowa. 1.2 Zasada działania 1 TRANZYSTOR MOS

Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora JFET oraz badanie własności sterowanego dzielnika napięcia.

Ćwiczenie 17 Temat: Własności tranzystora JFET i MOSFET. Cel ćwiczenia

HISTORIA TRANZYSTORA POLOWEGO, POCZĄTKI I GENEZA POWSTANIA THE HISTORY OF FIELD EFFECT TRANSISTOR, BEGINNING AND ORIGINS

Elektronika i energoelektronika

"Podstawy układów mikroelektronicznych" dla kierunku Technologie Kosmiczne i Satelitarne

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

Urządzenia półprzewodnikowe

Krytyczne parametry konstrukcyjno-technologiczne i ich wpływ na parametry elektryczne tranzystorów mocy MOSFET SiC

Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Wydział Elektrotechniki, Elektroniki Informatyki i Automatyki Politechnika Łódzka

Układy nieliniowe tranzystor bipolarny (n p n, p n p)

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

Laboratorium Półprzewodniki Dielektryki Magnetyki Ćwiczenie nr 2 Badanie złącz Schottky'ego metodą C-V

Pamięci RAM i ROM. R. J. Baker, "CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation", Wiley-IEEE Press, 2 wyd. 2007

I Konferencja. InTechFun

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Półprzewodniki. Półprzewodniki

Dioda półprzewodnikowa

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Złącze p-n: dioda. Przewodnictwo półprzewodników. Dioda: element nieliniowy

Politechnika Białostocka

Wykład 7. Złącza półprzewodnikowe - przyrządy półprzewodnikowe

1. PÓŁPRZEWODNIKI 1.1. PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI PÓŁPRZEWODNIKÓW

Badanie charakterystyki diody

Transkrypt:

Materiały używane w elektronice Typ Rezystywność [Wm] Izolatory (dielektryki) Over 10 5 półprzewodniki 10-5 10 5 przewodniki poniżej 10-5 nadprzewodniki (poniżej 20K) poniżej 10-15

Model pasm energetycznych pasmo przewodzenia pasmo przewodzenia pasmo przewodzenia pasmo przewodzenia Wg 2eV Wg > 2eV przewodnik nadprzewodnik izolator nieb pasmo walencyjne, Wg pasmo zabronione

model atomu krzemu

Wiązania kowalencyjne między atomami półprzewodnika w niskiej temperaturze (a) i w temperaturze pokojowej (b)

Generacja pary dziura/elektron: model pasmowy (a) i kowalencyjny (b) (E V pasmo walencyjne, E C pasmo przewodzenia)

Dodatek atomu donoru z 5 elektronami (tu: fosfor) generuje dodatkowy swobodny elektron

Dla skompletowania wiązań kowalencyjnych atom boru (akceptor) wiąże elektron, co powoduje powstanie dziury.

Tranzystor MOS transfer resistor 1930 J. Lilienfend złożył patent dotyczący działania przyrządu polowego w USA 1935 O. Heil - podobny patent w Wielkiej Brytanii 1960 praktyczne wykonanie tranzystora polowego

Tranzystor MOS ang. Metal Oxide Semiconductor Tranzystory polowe: MOSFET, MIS, IGFET Bramka polikrzemowa Warstwa dielektryka Elektroda metalowa Wyspy drenu i źródła Podłoże półprzewodnikowe podłoża 0.01-0.1Wm koncentracja n+ 10 24-10 26 m - 3 t ox 10-100 nm

Kondensator MOS V G Al Oxide Silicium P Akumulacja Zubożenie Inwersja V G <0 V G >0 V G >> 0

Przekrój tranzystora nmos Bramka Źródło Dren Metal Polikrzem Dwutlenek krzemu Dyfuzja typu n Podłoże typu p

Podział tranzystorów MOS Z kanałem typu n Z kanałem typu p Z kanałem zubożanym (wbudowanym) ang. depletion Z kanałem wzbogacanym (indukowanym) ang. enhancement

Tranzystor nmos ze spolaryzowaną bramką V G >0 Bramka V S =0 Źródło Dren V D =0 Metal Polikrzem Dwutlenek krzemu Dyfuzja typu n Podłoże typu p Kanał

Początek silnej inwersji V G =V T E c q s =2q f q f E j E F E f

Przewodzący tranzystor nmos V S =0 Źródło V G >0 Bramka Dren V G -V T >V D >0 Metal Polikrzem Dwutlenek krzemu Dyfuzja typu n Podłoże typu p Kanał

Przewodzący tranzystor nmos V S =0 Źródło na granicy nasycenia V G >0 Bramka Dren V G -V T =V D >0 Metal Polikrzem Dwutlenek krzemu Dyfuzja typu n Podłoże typu p Kanał

Nasycony tranzystor nmos V S =0 Źródło V G >0 Bramka Dren V D >V G -V T Metal Polikrzem Dwutlenek krzemu A Dyfuzja typu n Podłoże typu p Kanał

Symbole tranzystorów MOS Kanał wzbogacany typu n G D B S D B S G D S Kanał wzbogacany typu p Kanał zubożany typu n Kanał zubożany typu p

Tranzystor nmos jako przełącznik + 5V + 5V

Tranzystor pmos jako przełącznik + 5V + 5V

Tranzystor MOS w zakresie liniowym L=L +2L d I DS L x x+dx L -L d 0 L +L d x

I DS W L C ox U DS 0 U GS V T 0 V x dv I DS W L C ox U GS V U 1 T 0 DS 2 U 2 DS I DS k p W L U GS V U 1 T 0 DS 2 U 2 DS Nienasycenie I DS k p 2 W L 2 U GS V T 0 Nasycenie b = e/t ox (W/L) Transistor gain factor

Przykład Dany jest tranzystor o następujących parametrach N a 210 16 cm 3 t ox 10nm U FB 1. 04V Obliczyć napięcie progowe tego tranzystora

Charakterystyki wyjściowe MOS I D U GS =5 nienasycenie U DS =U GS -V T U GS =4 nasycenie U GS =3 U GS =2 U GS =1 U DS

Charakterystyki przejściowe MOS I D nasycenie nienasycenie U GS V T

Modulacja długości kanału V G >V T0 V S >V DSsat L' L L

Model LEVEL1 I D U DS =U GS -V T U GS =5 nienasycenie U GS =4 nasycenie U GS =3 U GS =2 U GS =1 U DS

Co nowego w modelu LEVEL3 Zmodyfikowany model napięcia progowego, z uwzględnieniem obniżania bariery podłoże-kanał pod wpływem wzrostu potencjału drenu (ang. DIBL - Drain Induced Barrier Lowering). Model ruchliwości nośników zależnej od pola wzdłużnego i poprzecznego. Ulepszony model modulacji długości kanału i napięcia nasycenia. Uwzględnienie podprogowego zakresu pracy tranzystora (słaba inwersja).

Aproksymacja ładunku przy pomocy trapezu x j X D W c

Zakres podprogowy ln(i DS ) U GS V T V on

Wpływ temperatury na charakterystyki MOS I DS 20 O C 120 O C A U GS

Pojemności tranzystora MOS BRAMKA C GSov C GS C GD C GDov ŹRÓDŁO DREN C BS C GB C BD

Pojemności tranzystora MOS P S1 Bra mka polikrze mowa Warstwa dielektryka P S2 Źródło Dren A D P S3

Pojemności tranzystora MOS C BD C j A U 1 j D BD C C GDov M GDO C jswpd U BD 1 j j M jsw W C BS C j A U BS 1 j C C GSov S M GSO C jswps U BS 1 j j M jsw W C GSO C GDO C ox L d Akumulacja Zubożenie C C GB ox W L C GB C ox W U 1 4 GB L U 2 FB

Pojemności tranzystora MOS Zakres liniowy (pojemność C GB = 0) C C dla GS 1 2 2 UGS UT CoxW L 2 3 U GS UT UGD UT 1 2 2 UGD UT GD CoxW L 2 3 U GS UT UGD UT UGS U GD GS C GD Zakres nasycenia (pojemność C GD = 0) C GS 2 3 C ox W L C 1 2 C ox W L

Czego nie uwzględnia model LEVEL3 Efektu "gorących" nośników, czyli nośników nie będących w równowadze termodynamicznej z siatką krystaliczną. Zjawiska przekłucia (punch-through), czyli przebicia wynikającego z zetknięcia rozszerzających się obszarów zubożonych drenu i źródła. Nierównomiernego domieszkowania podłoża, wynikającego m.in. z powierzchniowej implantacji jonów w celu regulacji napięcia progowego.

Charakterystyki napięciowe. pojemności C i =C ox L W 1 C/C i C G C GS C GD 0 odcięcie nasycenie nienasycenie C GB U GS

Tranzystor MOS - podsumowanie Zakres pracy Zakres odcięcia, nieprzewodzenia Zakres liniowy, nienasycenia, triodowy Zakres nasycenia, pentodowy Zakres podprogowy, słabej inwersji Napięcia na końcówkach U GS <U FB U GS V T i U DS <U Dsat U GS V T i U DS U Dsat U FB U GS <V T Kanał wzbogacany typu n I DS U GS I DS U DS I DS U GS I DS Kanał wzbogacany typu p U DS Kanał zubożany typu n I DS U GS I DS U DS I DS U GS I DS Kanał zubożany typu p U DS