Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A térvezérelt tranzisztorok I. BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2001 március BME Villamosmérnöki.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A térvezérelt tranzisztorok I. BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2001 március BME Villamosmérnöki."— Előadás másolata:

1 A térvezérelt tranzisztorok I. BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2001 március BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2001 március Segédanyag a Villamosmérnöki Szak Elektronika I. tárgyához Belső használatra! Segédanyag a Villamosmérnöki Szak Elektronika I. tárgyához Belső használatra!

2 A térvezérelt tranzisztorok FET = Field Effect Transistor A működési elv A térvezérelt tranzisztorok FET = Field Effect Transistor A működési elv Keresztirányú elektromos erőtér vezérel!

3 FET - a működési elv JFET = junction FET Többségi hordozós eszköz: unipoláris tranzisztor Vezérlő teljesítmény  0 JFET = junction FET Többségi hordozós eszköz: unipoláris tranzisztor Vezérlő teljesítmény  0 Legfontosabb paraméter: U 0 elzáródási feszültség Csatorna

4 MOSFET tranzisztorok MOSFET = Metal-Oxide-Semiconductor FET Első alaptípus: kiürítéses (depletion mode) Legfontosabb paraméter: U 0 elzáródási feszültség Bulk -

5 MOSFET tranzisztorok Második alaptípus: növekményes (enhancement mode) Legfontosabb paraméter: V T küszöbfeszültség Bulk Ezt használjuk a leggyakrabban! +

6 A FET tranzisztorok jelölése

7 A MOSFET tranzisztor elmélete 1. Felületi jelenségek A MOSFET tranzisztor elmélete 1. Felületi jelenségek Erős inverzió: U F = 2  F

8 A MOS struktúra potenciálviszonyai

9

10 A MOS tranzisztor küszöbfeszültsége

11 esetén

12 A MOS tranzisztor küszöbfeszültsége Bulk állandó: Flat-band potenciál:

13 A MOS tranzisztor küszöbfeszültsége

14 Egy MOS struktúra adatai: N a = 4  /cm 3, a Si relatív dielektromos állandója 11,8, az oxidé 3,9, az oxid vastagsága d ox = 0,03  m,  MS = 0,2 V, Q SS -t elhanyagoljuk. Számítsuk ki a Fermi potenciált, az oxid kapacitást, a bulk állandót és a küszöb-feszültséget U SB = 0 V mellett! PÉLDA

15 Az (ideális) Q-V görbe MOS szerkezeteken V Q “MOM” kapacitás: töltések a fémfelületeken MOS kapacitás: oxidkapacitás és tértöltéskapacitás sorosan U

16 A C-V görbe (a Q-V görbe deriváltja) és mérése: adalékolás, V T (Q ss ) adódik néhány Hz MHz néhány Hz MHz SS d ox

17 A növekményes MOS tranzisztor karakterisztikája

18 A karakterisztika egyenlet levezetése U (0) = U GS, U ( L ) = U GD Q i (U) = Q i (U(x))

19 A karakterisztika egyenlet levezetése U (0) = U GS, U ( L ) = U GD

20 A karakterisztika egyenlet levezetése Minden működési tartományra!

21 A telítéses működés Minden működési tartományra ! Telítés: U GD < V T vagy U GS -V T < U DS Telítés: U GD < V T vagy U GS -V T < U DS

22 Elektron-mikroszkópos felvétel Felvétel optikai mikroszkóppal Gyakorlati kivitel

23 A MOS tranzisztor Fém gate elektródás kivitel A korai MOS technika tranzisztora Problémák: gate átlapolás, V T, kevés vezeték sík

24 A MOS tranzisztor Önillesztő, poli-Si gate technika 1. Aktív zóna vékonyoxid 2. Bújtatott kont. ablaknyitás 3. Poli-Si felvitel, maszkol 4. Aktív zónát nyit, n+ diffúzió 5. Szigetelő bevonat (PSG) 6. Kontaktus ablakok 7. Fémezés 1. Aktív zóna vékonyoxid 2. Bújtatott kont. ablaknyitás 3. Poli-Si felvitel, maszkol 4. Aktív zónát nyit, n+ diffúzió 5. Szigetelő bevonat (PSG) 6. Kontaktus ablakok 7. Fémezés Önillesztés ! CSAT = AKTÍV and POLI

25 A MOS tranzisztor Szubmikronos MOS struktúra Vázlatrajz és elektron- mikroszkóppal készült metszeti kép

26 PÉLDA Határozzuk meg a C 0 = 1,1  F/m 2 oxid kapacitású n-MOS tranzisztor áram állandóját! Az elektron mozgékonyságot 0,1 m 2 /Vs értékkel vegyük számításba!

27 PÉLDA Számítsuk ki, hogy mekkora az előbbi tranzisztor telítéses árama U GS = 5 V vezérlő feszültség mellett, ha V T = 1 V és a tranzisztor mérete W = 10  m, L = 0,8  m!

28 MOS tranzisztor, másodlagos jelenségek A csatornarövidülés

29 MOS tranzisztor, másodlagos jelenségek A küszöb alatti (sub-threshold) áram

30 MOS tranzisztor, másodlagos jelenségek A küszöbfeszültség függése a geometriától Rövid csatorna: V T csökken Keskeny csatorna: V T növekszik

31 A MOS tranzisztor kapacitásai Bulk

32 A MOS tranzisztor jellemzőinek hőmérséklet függése

33 Teljesítmény MOS tranzisztorok A DMOS (TMOS) szerkezet

34 Teljesítmény MOS tranzisztorok A VMOS szerkezet SiO 2

35 A kiürítéses MOS tranzisztor Eltolt küszöbfeszültségű növekményes

36 A növekményes és kiürítéses MOS tranzisztorok, V T beállítása Küszöbfeszültség eltolása: +Q ss miatt V T negatív irányba tolódik, N A - ionok implantálása a csatornába: V T pozitív irányba tolódik. Küszöbfeszültség eltolása: +Q ss miatt V T negatív irányba tolódik, N A - ionok implantálása a csatornába: V T pozitív irányba tolódik. U GS IDID V Tp V Tn V Tp V Tn

37


Letölteni ppt "A térvezérelt tranzisztorok I. BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2001 március BME Villamosmérnöki."

Hasonló előadás


Google Hirdetések