Полевые транзисторы

Оглавление 1. Полевые транзисторы. 2. Оглавление. 3. Схемы МДП-транзисторов. 4. Цифровые фотографии полевого транзистора. 5. Принцип действия МДП-транзистора. 6. Расположение зарядов в МДП-транзисторе. 7. ВАХ полевого транзистора (2 слайда). 8. Эффект модуляции длины канала. 9. Эффект влияния подложки (2 слайда). 10. Дифференциальные параметры. 11. Приборы с зарядовой связью. 12. Полевой транзистор с затвором в виде барьера Шоттки. 13. Эквивалентная схема и быстродействие 14. Условно-графические обозначения. 15. Микроминиатюризация и применение (6 слайдов).

Схемы МДП-транзистора

Цифровые фотографии полевого транзистора полученные с помощью микроскопа БИОЛАМ (x740) общий вид двух секций многосекционного транзистора область края мезаструктуры транзистора цифровая обработка предыдущего рисунка с помощью Corel Photopoint

Принцип действия МДП-транзистора

Расположение зарядов в МДП-транзисторе

ВАХ полевого транзистора Зависимость тока стока I DS от напряжения на стоке V DS для МОП ПТ при различных напряжениях на затворе. Пороговое напряжение V T = 0,1 В. Зависимость тока стока I DS от напряжения на затворе V GS в области плавного канала при V DS = 0,1 B – кривая 1; зависимость корня из тока стока

ВАХ полевого транзистора

Эффект модуляции длины канала

Эффект влияния подложки - Напряжение канал-подложка есть не что иное как напряжение, поданное на обратно включенный p-n переход

Эффект влияния подложки Влияние напряжения смещения канал-подложка VSS на проходные характеристики транзистора в области плавного канала VDS = 0,1 В Переходные характеристики МДП- транзистора при нулевом напряжении смещения канал-подложка (сплошные линии) и при напряжении Vss = -10 В (пунктирные линии)

Дифференциальные параметры полевого транзистора – крутизна передаточной характеристики – дифференциальное выходное сопротивление - внутренний коэффициент усиления

Приборы с зарядовой связью

Полевой транзистор с затвором в виде барьера Шоттки

Эквивалентная схема и быстродействие - геометрическая емкость - граничое условие

С изолированным затвором обедненного типа с n-каналом (встроенным) С изолированным затвором обедненного типа с p-каналом (встроенным) С изолированным затвором обогащенного типа с n-каналом (индуцированным) С изолированным затвором обогащенного типа с p-каналом (индуцированным) Со встроенным каналом p-типа Со встроенным каналом n-типа ОбозначениеТип полевого транзистора Условно-графические обозначения

Эволюция размеров и микроминиатюризация параметров МДП-приборов Длина канала L, мкм663,52N -1 Поперечная диффузия L D, мкм1,4 0,60,4N -1 Глубина p-n переходов x, мкм2,0 0,8 N -1 Толщина затворного окисла d ox, мкм0,12 0,070,04N -1 Напряжение питания V пит, В N -1 Минимальная задержка вентиля τ, нс ,5N -1 Мощность на вентиль P, мВт1,5110,4N -2 Произведение быстродействия на мощность, пДж 18410,2N -3 Параметр прибора n-МОП с обогащен- ной нагрузкой 1972 n-МОП с обеднен- ной нагрузкой 1976 Высоко- качест- венный МОП 1979 МОП 1980 Коэффи- циент изменения

Современные процессоры Pentium III Thunderbird Pentium IV

Микроминиатюризация процессоров Intel мкм108 kHz мкм200 kHz мкм2 MHz мкм5-10 MHz ,5 мкм6-12,5 MHz ,5-1 мкм16-33 MHz 486DX ,6 мкм MHz Pentium ,8-0,35 мкм MHz Pentium II ,35-0,25 мкм MHz Pentium III ,25-0,13 мкм MHz Pentium ,18-0,13 мкм>1400 MHz Модель Год выпускаТранзисторыТех.процессТактовая частота

Минимальная величина одного элемента, 0,0 Статистические флуктуации легирования подложки, разрешение фоторезиста, космические лучи и радиоактивность, конечная ширина p-n перехода Толщина подзатворного диэлектрика, 2,3 нм Туннельные токи через диэлектрик Минимальное напряжение питания 0,025 В Тепловой потенциал kT/q Минимальная плотность тока, А/см 2 Дискретность заряда электрона, флуктуации встроенного заряда Минимальная мощность, Вт/элемент при f=1 кГц Шумы, тепловая энергия, диэлектрическая постоянная Предельное быстродействие, 0,03 нс Скорость света Физические ограничения микроминиатюризации ПараметрФизическое ограничение

Физические ограничения микроминиатюризации Максимальное напряжение питания Пробой подзатворного диэлектрика, смыкания областей истока и стока Максимальное легирование подложки Туннельный пробой p-n перехода стока Максимальная плотность токаЭлектромиграция, падения напряжения на паразитных сопротивлениях контактов Максимальная мощностьТеплопроводность подложки и компонентов схемы Количество элементов на кристалл, 10 9 Совокупность всех ранее перечисленных ограничений ПараметрФизическое ограничение

Простой жучок на полевом транзисторе Детали: VT1-КП305Ж,Е; VD1-варикап Д901А,В,КВ102 или аналогичные; M1-микрофон МКЭ-3; L1-дроссель, например, Д мкГн; L2-катушка, бескаркасная, внутренний диаметр - 6мм, диаметр провода мм, желательно посеребренный. 3+1 витка.