Курсовая работа (т): Расчет интегрального МОП-транзистора

Расчет интегрального МОП-транзистора

Расчет интегрального МОП-транзистора

Исходные данные на курсовую работу

транзистор канал частота

Номер варианта	Тип материала	Тип проводимости канала	Icmax,мА	Up,В	Qos,
22	Кремний	n	1	3	0,5

 

Простота конструкции МОП-транзистора и высокая плотность упаковки элементов в изготавливаемых на его основе интегральных схемах определили большое значение этих приборов для электронной промышленности, особенно при производстве цифровых схем.

Структура n-канального МОП-транзистора приведена на рис. 1. Транзистор состоит из МОП-структуры с затвором и содержит поверхностный инверсный слой (канал) между двумя диффузионными областями n⁺ -типа. Если инверсный канал p-типа у поверхности отсутствует, то эти диффузионные области отделены друг от друга обратно-смещёнными p-n-переходами и не имеют электрической связи друг с другом. При наличии инверсного канала между областями n⁺ -типа образуется электрическая связь, и при приложении напряжения между этими областями, электроны из области, называемую стоком. В p- канальных МОП-транзисторах носителями заряда являются дырки, которые из истока через канал входят в сток.

Рис. 1. Структура МОП-транзистора.

На рис. 1. приняты следующие обозначения: x_os - толщина слоя окисла, L - длина, W - ширина канала.

Расчетно-конструкторская часть:

1.      Расчет толщины подзатворного слоя окисла (SiO₂):

(U_Z=3 B, E_B=4*10⁶В/см),

(См)

.        Расчет удельной ёмкости подзатворного слоя окисла:

(ε0=9*10^-14 Ф/см, ε_КВ=3,9)

.        Выбираем материал для затвора:

Материал - Pt (платина),

Работа выхода Ам-о=4,35 (эВ)

.        Выбираем тип кремниевых пластин для ИС:

Тип пластины - n-тип

Концентрация примеси Nf=1,4*10¹⁸ см^-3

5.      Расчет порогового напряжения МОП-транзистора:

(k=1,38*10^-23 Дж/К, Т=300 К, q=1,6*10^-19 Кл, n_i=2*10¹⁰ см^-3, ε=12)

Для расчета порогового напряжения МОП-транзистора необходимо рассчитать:

·        работу выхода кремний окисел Аsi-o:

(эВ)

·        разность потенциалов выхода:

·        максимальный поверхностный потенциал:

Расчет порогового напряжения:

(B)

6.      Сравнение рассчитанного порогового напряжения с заданным. Необходимые условия для продолжения расчета:

UТрасч<UТзадан;

Проверяем:

Верно

7.      Расчет геометрических размеров канала, т. е. его длина L и ширина W.

Для начала необходимо рассчитать поверхностную подвижность:

(µn=1400См²/(В*с))

²/(В*с)

Если , то L=(5…10) мкм, W=Const*L

Ширина W=7*10^-6 м,

Длина L=6.911*^10-6 м.

.        Определение параметров областей истока и стока.

Высота слоя h=1мкм

Длина слоя a=4 мкм

b=W

Рассчитываем постоянную времени транзистора:

Рассчитываем граничную частоту МОП-транзистора:

.        Расчет и построение стоко-затворных и стоковых характеристик транзистора:

Заполняем таблицу для построения стоко-затворных характеристик:

Ud=4B	Id,А	7,411*10-6	7,25*10-7	1,039*10-6	8,353*10-6	2,267*10-5	2,953*10-4	4,353*10-4
	Ug,В	1	2	3	4	5	15	20
Ud=5B	Id,А	7,411*10-6	7,25*10-7	1,039*10-6	8,353*10-6	2,267*10-5	3,516*10-4	5,266*10-4
	Ug,В	1	2	3	4	5	15	20
Ud=10B	Id,А	7,411*10-6	7,25*10-7	1,039*10-6	8,353*10-6	2,267*10-5	5,281*10-4	8,781*10-4
	Ug,В	1	2	3	4	5	15	20

Рис. 2. Стоко-затворные характеристики транзистора.

Для трех значений напряжений на затворе U_G рассчитываем и строим стоковые характеристики.

Ug=1B	Id,мА	6,206*10-5	1,384*10-4	4,519*10-4
	Ud,В	3	5	10
Ug=2B	Id,мА	4,106*10-5	1,034*10-4	3,819*10-4
	Ud,В	3	10
Ug=3B	Id,мА	2,006*10-5	6,843*10-5	3,119*10-4
	Ud,В	3	5	10

Рис. 3. Стоковые характеристики транзистора.

Заключение

В данном курсовом проекте по заданию преподавателя необходимо было спроектировать и рассчитать интегральный МОП-транзистор. Данное задание было мною проделано и изложено в курсовом проекте.

Список литературы

1. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы. - СПб.: Лань, 2012.

2.      Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. - М., 2011.

.        Берикашвили В.Ш., Оськин С.П.- Твердотельные приборы и микроэлектроника (методические указания), МГОУ-2011г.

4. Горюнов Н.Н. «Полупроводниковые приборы. Транзисторы»-2010г.

Приложения

 

Приложение №1

 

Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами

Приложение №2

Чертёж стандартного корпуса интегральной схемы в двух проекциях