![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Подпороговые токиКак упоминалось, критерии короткоканальности МОПТ связаны с появлением подпороговых токов. Анализировались передаточные (т.е. Рисунок 4.17 – Подпороговые характеристики МОПТ с концентрацией в подложке NП=1014см-3 Здесь небольшой сдвиг характеристик при изменении Vc наблюдается уже в приборе с L = 7 мкм. В МОПТ с каналом длиной 3 мкм подпороговые токи и соответствующие значенияВ существенно увеличены. И, наконец, характеристики прибора с самым коротким каналом (L = 1,5 мкм) кардинально отличаются от характеристик обычных длинноканальных приборов (прибор «не выключается»). На рис.4.17:В- параметр, характеризующий величину изменения напряжения на затворе Uз, требуемое для изменения тока стока на порядок Такое поведение подпороговых токов можно объяснить влиянием диффузионного поля p-nперехода сток-подложка Eспна величину потенциального барьера p-nперехода исток-подложка. Известно [1], что диффузионные токи на металлургической границе n+-исток –p-подложка в установившемся режиме нейтрализуется дрейфовыми токами, появляющимися привозникновении электрического поля в ОПЗ p-nперехода исток-подложка. В результате ослабления поля исток-подложки полем сток-подложки равновесие «диффузия-дрейф» нарушается в пользу «диффузии» и диффузионный подпороговыйток увеличивается. Критерии, разграничивающий длинно- и короткоканальные приборы, можно попытаться определить, используя одно из двух характерных свойств обычного длинноканального МОПТ: 1) обратно пропорциональную зависимость тока стока от длины канала Результаты большого количества измерений, выполненных в МОПТ, параметры которых варьировались в широких пределах (толщина подзатворного окисла d, концентрация примеси в подложке
Здесь Lmin – минимальная длина канала, при которой подпороговый участок еще сохраняет длинноканальный характер, мкм; Ri – глубина залегания переходов, мкм; d – толщина слоя окисла (Ả), (
где
При нулевом смещении стока (Ucи = 0) толщинаXdu равна
Рисунок 4.18 – Зависимость тока стока и отношения Рисунок 4.19 – Зависимость минимальной длины канала Lмин от параметраγ На рис.4.19 приведены для сравнения результаты соответствующих экспериментальных измерений ( Увеличение подпорогового тока в короткоканальных МОПТ, а также зависимость его величины от напряжения на стоке Uс можно объяснить с помощью рис. 4.20 а, б. Этот рисунок поясняет эффект понижения барьера, инициированное стоком (DIBL – DrainInducedBarrierLowering). Известно, что диффузия свободных носителей заряда в соседние области p-n перехода при его образовании заканчивается, а величины ОПЗ и потенциального барьера окончательно устанавливаются при достижении равенства диффузионных и дрейфовых токов электронов и дырок In диф= InE, Ip диф.= IpE. Когда длина канала L становится соизмерима с величинами ОПЗ истока Хdи и стока Хdc (короткоканальный МОПТ) электрическое диффузионное поле ОПЗ стока Едиф с (Е2 на рис. 4.20,а), направленное навстречу электрическому диффузионному полю истока Едиф.и (Е1 на рис. 4.20, а), уменьшает величину поля истока. Равновесие диффузионных и дрейфовых токов в ОПЗ истока нарушается в пользу диффузионных, и подпороговый диффузионный ток увеличивается. На рис. 4.20,б представлена верхняя часть (энергетические уровни Ес и ЕF) зонной диаграммы исток-канал-сток. Так как мы рассматриваем подпороговый режим работы МОПТ, то поверхностный потенциал φF<φS<2φF, и, следовательно, анализируется энергетическая зонная диаграмма структуры n+-n-- n+, причем n+ - вырожденный полупроводник. На рис. 4.20,б энергетические уровни ЕFиои ЕFсо – уровни Ферми при нулевых потенциалах истока и стока. При увеличении напряжения на стоке Ucэнергетическая щель EFс-EFио=qUCUувеличивается и, как это видно из рис. 4.20,б, потенциальный барьер исток-канал уменьшается, а ток увеличивается. Этим объясняется увеличение подпорогового тока при увеличении напряжения стока.
а)
б) Рисунок 4.20 – Рисунки, поясняющие поведение подпорогового тока короткоканального МОПТ: а) влияние диффузионного поля ОПЗ сток-подложка E2на величину диффузионного поля ОПЗ исток-подложка; б) понижение барьера исток-канал при увеличении напряжения на стоке (DIBL-эффект). а) б) Рисунок 4.21 – Влияние DIBL на выходные (а) и передаточные (б) характеристик МОПТ
|