Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лаб / лаб4

.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
05.12.2024
Размер:
332.15 Кб
Скачать

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Лабораторная работа №4

на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ МДП–СТРУКТУРЫ»

Вариант №5

Москва 202 г.

Цель работы: изучение особенностей структуры металл – диэлектрик – полупроводник (МДП) и возможностей её применения в электронике.

Краткие теоретические сведения:

МДП–структура представляет собой контакт, образованный тремя слоями: ме­талла, диэлектрика и полупроводника. Наиболее распространена структура с кремнием (Si) p- или n- типа в качестве полупроводника и с двуокисью кремния (SiO2) в качестве диэлектрика. Структура с кремнием р- типа более распространена, поскольку в канале n- типа ток определяется дрейфом свободных электронов, обладающих более высокой подвижностью.

Идеализированная МДП–структура характеризуется пороговым напряжением

, (1)

где C0 – удельная емкость МДП–структуры,

(2)

В выражениях (1) и (2):

– контактная разность потенциалов металл – полупроводник;

dтолщина диэлектрика;

qэлементарный электрический заряд;

– абсолютная электрическая постоянная;

– относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника и диэлектрика;

N – концентрация примеси в полупроводнике.

Зная удельную ёмкость, можно оценить важнейший параметр МДП– транзистора – ёмкость затвор-канал

, (3)

где W – ширина канала МДП–транзистора; L длина канала.

Ток стока Ic определяется выражениями, в зави­симости от режима,

(4)

или

В обоих случаях степень влияния UЗ на IC определяет удельная крутизна

, (5)

где – коэффициент подвижности носителей в канале.

Ход работы:

Исходные данные для расчетов:

Параметры

№ варианта

Толщина диэлектрика, мкм

Концентрация акцепторной примеси N, см-3

Ширина канала W, мкм

Длина канала L, мкм

5

0,04

0,5·1017

0,75

1

Результаты расчетов:

Исходные данные

Измененный параметр

Пороговое напряжение, B

Удельная крутизна, А/В2

Удельная емкость, Ф/мкм2

Емкость затвор-канал, Ф

из табл. 1

1,7701

3,5593E-5

8,6287E-17

6,4715E-17

При самостоятельно изменённом параметре с целью уменьшения порогового напряжения

Na = 0.5E16 см-3

0,9700

3,5593E-5

8,6287E-17

6,4715E-17

При самостоятельно изменённом параметре с целью увеличения удельной крутизны

Ширина канала:

1,5 мкм

Длина канала:

0,5 мкм

1,7701

0,0001

8,6287E-17

6,4715E-17

При самостоятельно изменённом параметре с целью уменьшения ёмкости затвор-канал

Ширина канала:

0,375 мкм

Длина канала:

0,5 мкм

1,7701

3,5593E-5

8,6287E-17

1,6178E-17

  1. Чтобы уменьшить значение порогового напряжения, уменьшим концентрацию акцепторной примеси в 10 раз, тогда напряжения уменьшится до 0,9700 В.

  1. Чтобы увеличить удельную крутизну при неизмененном параметре емкости ЗК МДП, уменьшим длину канала в 2 раза, а ширину канала увеличим в 2 раза, тогда крутизна увеличится до 0,0001 A/B^2.

  1. Чтобы уменьшить емкость ЗК МДП при неизменном параметре удельной крутизны, уменьшим длину канала и ширину в 2 раза, тогда емкость ЗК уменьшится до 1,6178Е-17 Ф.

Вывод: в результате проведенной лабораторной работы по исследованию МДП-структуры транзистора были получены следующие выводы:

Структура МДП-транзистора имеет существенное влияние на его характеристики, такие как пороговое напряжение, удельная крутизна и емкость затвор-канала.

Для снижения порогового напряжения транзистора рекомендуется уменьшать количество акцепторной примеси.

Увеличение удельной крутизны МДП-транзистора достигается путем уменьшения длины канала и увеличения его ширины.

Для снижения емкости затвор-канала целесообразно уменьшать как длину, так и ширину канала МДП-транзистора.

Соседние файлы в папке лаб