МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра МВЭ
отчет
по лабораторной работе №8-9
по дисциплине «Основы проектирования электронной компонентой базы»
Тема: Использование Synopsys TCAD
Полевой транзистор Шоттки / HEMT-транзистор
Студент гр. 0207 |
|
Маликов Б.И. |
Преподаватель |
|
Смирнов А.А. |
Санкт-Петербург
2023
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является создание физической модели полевого транзистора Шоттки (ПТШ) на основе арсенида галлия и HEMT-транзистора.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Моделирование полевого транзистора Шоттки (ПТШ) на основе GaAs
Зададим структуру ПТШ на основе GaAs:
Рис. 1 – Структура ПТШ на основе GaAs
Рис. 2 – Распределение концентраций в структуре
Модифицированный код:
Рис. 3 - Семейство ВАХ полевого транзистора с затвором Шоттки
Рис. 4 - Расчетные распределения напряженности электрического поля
Рис. 5 - Расчетные распределения плотности тока электронов
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
1. Рассчитать управляющую характеристику изучаемого транзистора при напряжении на стоке VDRAIN = 5 В
Код программы:
Рис. 6 – Управляющая характеристика ПТШ при
напряжении на стоке 5 В
2. Продемонстрировать влияние положения затвора относительно истока на вид управляющей характеристики исследуемого ПТШ
Рис. 7 – Структура ПТШ с измененным положением затвора
Код программы:
Со
стороны истока
Центр
Рис. 8 – Управляющая характеристика ПТШ при разных положениях затворов
Анализируя управляющую характеристику ПТШ при разных положениях затворов, делаем вывод, что положение затвора в значительной степени влияет на значения токов в ПТШ. В данном случае, перемещение затвора к истоку привело к увеличению тока стока транзистора.
3. Продемонстрировать влияние длины затвора на вид управляющей характеристики исследуемого ПТШ
Рис. 9 – Распределение концентрации в структуре с длинами затвора – 0,1 мкм, 1 мкм, 0,25 мкм и 0,75 мкм
Код программы:
Рис. 10 – Управляющая характеристика ПТШ при разных длинах затвора
2. Моделирование HEMT-транзистора
Рис. 11 – Структура HEMT-транзистора
Рис. 12 – Распределение концентрации в HEMT-транзисторе
Код программы:
Рис. 13 – ВАХ HEMT-транзистора
Рис. 13 – Зонная диаграмма HEMT-транзистора
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
Рассчитать управляющую характеристику изучаемого HEMT-транзистора при стоковом напряжении VDRAIN = 5 В и сравнить ее с аналогичной характеристи- кой исходной структуры ПТШ
Код программы:
Рис. 14 – Сравнительные характеристики HEMT и ПТШ
Анализируя полученные зависимости, делаем вывод, что в случае HEMT крутизна характеристики значительно больше, что связано с конструктивными особенностями транзистора, а именно – из-за разности ширины запрещенной зоны двух полупроводников образуется потенциальная яма, в которой скапливаются электроны (область 2D-газа). Для данной области характерен двухмерный характер движения электронов, то есть более эффективное управление током.
ВЫВОД
Анализируя полученные зависимости ПТШ и HEMT, делаем вывод, что в случае ПТШ на выходные характеристики в значительной степени влияет положение и размеры затвора.
Также, сравнивая ПТШ и HEMT, делаем вывод, что крутизна ВАХ HEMT-транзистора значительно выше, что объясняется высокой подвижностью зарядов в области 2D-газа.