В ходе выполнения работы необходимо:

1. рассчитать и скорректировать пороговое напряжение,

2. рассчитать вольт-амперные характеристики МДП-транзистора сначала в рамках идеализированной модели, затем с учетом неоднородности ОПЗ под затвором.

Факультативно:

3. Расчет и корректировку проводить с учетом эффектов короткого и узкого канала.

4. В дополнение к п.2 построить реальную выходную ВАХ для = 4 В, = -2 В.

5. Рассчитать параметры эквивалентной схемы в режиме = 4 В, = 0.

Исходные данные

1. Материал затвора Si^*.

2. Длина канала, мкм L = 4.

3. Ширина канала, мкм W = 20 .

4. Толщина подзатворного диэлектрика (SiO₂), мкм d = 0,05 мкм.

5. Концентрация примеси в подложке, см^-3 = 1.10¹⁶.

6. Подвижность электронов в канале, см²/В.с _n = 700.

7. Плотность поверхностных состояний, см^-2 =5.10¹⁰ .

8. Концентрация примеси в контактных п⁺- слоях, см^-3 = 10²⁰.

9. Толщина контактных п⁺-слоев, мкм 0,6.

Общие данные

e = 1.62*10^-19 Кл – заряд электрона,

ε₀ = 8.85*10^-14 Ф/см диэлектрическая проницаемость вакуума,

ε = 11.9 – относительная проницаемость Si,

ε_d = 3.4 – относительная проницаемость диэлектрика,

Е_s = 1.5*10⁴ В/см – продольное электрическое поле в канале,

V_t = 1 В – пороговое напряжение.

Структура и топология мдп-транзистора

Данные из варианта:

L = 4 мкм

W = 20 мкм

x_j = 0.6 мкм

Глава 1. Расчет параметров мдп транзисторА. Раздел 1.1. Расчет и корректировка порогового напряжения

При :

(1.1)

где:

- φ_GB – контактная разность потенциалов затвор - полупроводник,

-φ_G, φ_B – их потенциалы соответственно,

-Q_SS –плотность поверхностного заряда на границе диэлектрик-полупроводник,

-Q_SB0 – поверхностная плотность заряда в канале,

-C_S – удельная емкость диэлектрика.

(1.2)

- термодинамическая работа выхода из полупроводника

Выберем в качестве материала затвора n⁺ - Si^*. Тогда - работа выхода из металла; контактная разность потенциалов металл-полупроводник имеет величину:

(1.3)

Эффективное значение поверхностной плотности заряда на границе диэлектрик – полупроводник:

	(1.4)
	(1.5)
	(1.6)
	(1.7)
	(1.8)

Для обеспечения заданной величины порогового напряжения необходимо увеличить его на . Если затвор сделать из р⁺-Si, то получим . Остается добавить . Т.к. эта величина отрицательна, то под затвором необходимо выполнить подлегирование поверхности примесью n-типа (мелкими донорами) на глубину .

(1.9)

Необходимая доза подлегирования составляет:

(1.10)

а средняя концентрация доноров в подзатворном слое:

(1.11)

ВЫВОД: При заданных условиях пороговое напряжение . Для достижения величины порогового напряжения необходимо сделать затвор из р⁺-Si, под затвором необходимо выполнить подлегирование с дозой .