Выводы:

Из графика видно, что с увеличением диэлектрической проницаемости подзатворного слоя ε_r крутизна транзистора S возрастает. Это объясняется ростом ёмкости подзатворного диэлектрика Cз, которая прямо пропорциональна крутизне в области насыщения.

При низких значениях ε_r (например, SiO₂, εr≈3.9) крутизна мала, тогда как при использовании материалов с высокой диэлектрической проницаемостью (ε_r>20) наблюдается значительное увеличение крутизны. Это подтверждает эффективность применения high-k диэлектриков для повышения быстродействия и чувствительности МДП-транзисторов без необходимости уменьшения толщины подзатворного слоя.

Однако стоит иметь ввиду, что чрезмерно высокое ε_r ​ может ухудшить качество интерфейса (контактной зоны между изолятором и полупроводником) и увеличить утечки, поэтому в технологии выбирают компромисс (обычно HfO₂, ε_r≈20–25).

Таким образом, применение диэлектриков с высокой ε_r (материалы типа HfO₂, TiO₂ и др.) позволяет увеличить крутизну и улучшить управляемость канала при тех же геометрических параметрах.

3. Толщина подзатворного диэлектрика (d)

Для исследования влияния геометрии на крутизну g_m в области насыщения целесообразнее варьировать ширину канала W при фиксированной длине L. Варьирование L приводит к наложению короткоканальных эффектов (CLM, DIBL, насыщение скорости), что усложняет интерпретацию зависимости g_m(L).

Использовался такой же алгоритм для исследования зависимости, как и в предыдущем случае.

№	Где используется / пример	Толщина подзатворного диэлектрика (d)			( Ф)
1	Старые силовые MOSFET (1970–80-е), мощные аналоговые схемы	200–500 нм	min	200	1,4868E-15	1,21371E-06
			max	500	5,9472E-16	4,85486E-07
2	HV-MOSFET и IGBT для силовой электроники	100–200 нм	min	100	2,9736E-15	2,42743E-06
			max	200	1,4868E-15	1,21371E-06
3	MOSFET силовых схем 1990–2000-х, сенсоры	50–100 нм	min	50	5,9472E-15	4,85486E-06
			max	100	2,9736E-15	2,42743E-06
4	Аналоговые и высоковольтные CMOS, первые МОП-схемы (180–250 нм техпроцесс)	20–50 нм	min	20	1,4868E-14	1,21371E-05
			max	50	5,9472E-15	4,85486E-06
5	Классические MOSFET ~130 нм техпроцесса	10–20 нм	min	10	2,9736E-14	2,42743E-05
			max	20	1,4868E-14	1,21371E-05
6	Современные MOSFET ~90 нм, тонкоплёночные транзисторы TFT	5–10 нм	min	5	5,9472E-14	4,85486E-05
			max	10	2,9736E-14	2,42743E-05
7	Sub-65 нм CMOS, FinFET первого поколения	2–5 нм	min	2	1,4868E-13	0,000121371
			max	5	5,9472E-14	4,85486E-05
8	Эквивалентная толщина оксида (EOT) в современных FinFET / GAA	1–2 нм	min	1	2,9736E-13	0,000242743
			max	2	1,4868E-13	0,000121371
9	Экспериментальные 3D-MOSFET и логические транзисторы 5 нм техпроцесса	<1 нм (0.8–1.0 нм)	min	0,8	3,717E-13	0,000303429
			max	1	2,9736E-13	0,000242743
10	Буферный «интерфейсный слой» SiO₂ под HfO₂ или Al₂O₃	0.5–1 нм (ультратонкий слой)	min	0,5	5,9472E-13	0,000485486
			max	1	2,9736E-13	0,000242743

Таблица 3 - Сравнительные характеристики ширины канала MOSFET: типичные значения и области применения (L=0,000007 м., μ= 0,04 м2/В*с., eps0=8,85*10-12 Ф/м., W= 0,0000004 м., d=0,00000007 м.)

Рисунок 3 - Зависимость крутизны в области насыщения транзистора от толщины подзатворного диэлектрика (d) (L=0,000007 м., μ= 0,04 м2/В*с., eps0=8,85*10-12 Ф/м., W= 0,0000004 м., d=0,00000007 м)