1. ЗАДАНИЕ.
1.1. Имеется МОП-транзистор с индуцированным каналом на кремневой подложке.
В курсовой работе необходимо выполнить:
1) Построение вольтфарадной характеристики МОП-структуры.
2) Построение стоковой и стоко-затворной характеристики.
3) Определение напряжения и тока насыщения и напряжения отсечки.
4) Нахождение крутизны стоко-затворной характеристики и проводимости канала.
1.2. Исходные данные:
1) концентрация примеси N=3,5*1015 См-2;
2) тип подожки n;
3) ширина канала Z=5,8 мкм;
4) толщина канала L=1,1 мкм;
5) толщина оксидного слоя Xокс=0,15 мкм;
6) плотность заряда Qss=8*10−8 Кл/м2;
7) поверхностный заряд на границе Qss=1,6*10−8 Кл/см2.
1.3. Дополнительно будут использоваться следующие справочные данные:
1) тепловой потенциал;
2) собственная концентрация носителей в кремнии ni=1,5*1010см-3;
3) диэлектрическая проницаемость кремния Еап=1,062*10−12 Ф/см;
4) диэлектрическая проницаемость оксида Еок=3,54*10−13 Ф/см;
5) заряд электрона q=1,6*10−19 Кл;
6) работа выхода электрона для алюминия Фм=4,1 эВ;
7) энергия сродства электрона для кремния Х=4,05 эВ;
8) ширина запрещённой зоны для кремния Еg=1,124 эВ.
1.4. Допущения:
1) металл — идеальный проводник;
2) оксидный слой — идеальный диэлектрик, заряды внутри слоя отсутствуют;
3) в расчёте будем пренебрегать поверхностными явлениями на границах металл-оксид и оксид-полупроводник;
4) полупроводник считается идеальным и однородным.
2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Построение вольт-фарадной характеристики канала.
Ёмкость между затвором и подложкой МОП-структуры будем рассматривать как два последовательно включённых конденсатора.
Один, из которых образуется металлом и границей Si-SiO2, его ёмкость равна const и равна С0.
Другой конденсатор образуется в режиме обеднения и инверсии за счёт наличия обеднённой области. Эта ёмкость не линейна и зависит от ряда параметров.
Общая ёмкость имеет следующую оценку:
— при Uз
— при Uпз
Ёмкость описывается формулой:
— при Uпор
— при Uпор
— при Uпор
Данные, полученные с помощью ЭВМ, заносятся в таблицу 1.1.:
Таблица 1.1.
U, B -1 -0,5 0 0,5 1 1,5
C0 3,6 2,87 2,55 2,30 2,08 2,09
По данным таблицы строится график на рисунке, приложенном к курсовой работе.
Ёмкость МОП-конденсатора с единичной площадью обкладок определяется по формуле:
