Основные вопросы наноэлектроники
Характеристика кремниевых транзисторов с изолированным затвором. Рассмотрение особенностей технологического процесса изготовления FinFET-транзистора. Анализ функций нанотранзисторов на основе углеродных нанотрубок. Знакомство с проблемами GaN-технологии.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.12.2013 |
| Размер файла | 547,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1.Наноэлектронные приборы и устройства
Наноэлектронные приборы и устройства создаются с помощью методов нанотехнологии. Нанотехнологию можно определить как совокупность технологий, процессов и методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами с целью получения новых материалов, приборов и устройств.
Нанотехнология может использоваться в электронике, материаловедении, химии, механике, биомедицине и других областях науки и техники. Напомним, что в атомной и квантовой физике характерной единицей длины принято считать величину 1 Е или 10-10 м.
Такой выбор обусловлен тем, что ангстрем соответствует диаметру самого маленького из атомов - атома водорода. Диаметры других атомов могут лишь немного превышать 2 Е. Нанометр в 10 раз больше.Область нанодиапазона - от 1 нм до 100 нм. В живой природе, состоящей так же, как и неживая материя, из атомов, молекулы протеина и липидов имеют размеры до 10 нм. Масштаб рибосом и вирусов лежит в пределах 100 нм. Отметим, что один из продуктов нанотехнологии - нанотрубки, а также элементы сверхбольших интегрированных схем тоже имеют размеры ~ 100 нм.
Рисунок 1 - Характерные масштабы живой и неживой природы
Именно это обстоятельство вселяет надежду на успешное совмещение технологий живых и неживых систем, создание микроминиатюрных устройств, лекарств (рисунок 1). Следует отметить, что с возрастанием производительности микрочипов они становятся дешевле и потребляют меньше энергии по сравнению с чипами предшествующего поколения. Приведем несколько ярких примеров сегодняшнего уровня достижений микроэлектроники.
Стратегической задачей микроэлектроники является создание микропроцессорной системы на кристалле. На одной кремниевойподложке должны быть размещены миллионы узлов базисной логики, процессорное ядро с набором разнообразных периферийных модулей. В этомслучае типовая системная плата содержит микропроцессор или микроконтроллер и логику. Логика может быть представлена в виде заказных специализированных микросхем массового применения для решения узкого класса задач. На кристалле кроме процессорного ядра и специализированной логики обычно размещают программируемую логику. Одновременно проектируются блоки статической памяти, устройства периферии и интерфейса, модули управления питанием. Заказ такой системы на одном кристалле является весьма затратным поскольку на этапе проектирования необходимо подобрать эффективную библиотеку элементов микропроцессоров, различных типов памяти, решить проблемы интеллектуальной собственности, выбрать надежных производителей фотошаблонов, экспертизу и испытание новой интегральной схемы... Ясно, что система на кристалле пока недоступна для подавляющего большинства заказчиков.
В поиске менее затратных путей производства систем на кристалле разработаны системы на программируемом кристалле (System-on-Programmable-Chip - SoPC). На таких кристаллах размещают компоненты в традиционном понимании: процессорные ядра, память, IP-блоки. Развивается целый спектр методов реализации систем на кристалле, происходит взаимопроникновение, комбинирование подходов с целью поиска вариантов, наиболее эффективных с технической и экономической точки зрения. Объемы производства, при которых их применение может быть экономически целесообразно, оцениваются от одной тысячи до ста тысяч микросхем в год.
Параллельно с появлением концепции системы на кристалле возникли идеи создания систем на основе наборов готовых базовых блоков. При этом интерфейсы компонентов платформы (процессоров, блоков памяти и управления, шинных интерфейсов и др.) в рамках достаточно широкого класса задач должны быть унифицированы. Процесс конструирования происходит на системном уровне, уровне функционального описания, а уже для всей системы осуществляется глобальная оптимизация с использованием готовых аппаратных решений, заложенные в IP-блоках.
Индустрия IP-блоков сегодня развивается: сформировалась солидная библиотека специализированных IP-блоков для различных прикладных областей и технологий изготовления микросхем. Процессоры, как и другие IP-блоки библиотек, верифицированы и могут использоваться в виде готовых макросов.
Другим возможным путем развития микроэлектроники является 3D-интеграция. В структуре чипа интегральных схем помимо большого числа транзисторов имеется массив дискретных пассивных компонентов, также
реализованных на транзисторных структурах. На микроэлектронных платах кроме собственно интегральных схем монтируются навесная электронная компонентная база, которая состоит из резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, антенн, фильтров и переключателей других дискретных компонентов. Такова структура печатной платы в одностороннем или двухстороннем исполнении. Современные технологии микрокорпусирования и микросборки позволяют эффективно сократить площадь (объем, массу) электронного узла не за счет повышения степени интеграции ИС, а за счет работы с коммутационной составляющей системы и пассивными компонентами: платой, расположением и свойствами элементов.
Широкий спектр современных изделий, использующих технологии 3D-микрокорпусирования и микросборки, или «систем в корпусе» можно упрощенно классифицировать по трем основным группам:
- многокристальные модули с кристаллами, расположенными один на другом (staceddies) и организацией межсоединений проволочными выводами;
- многоэтажные корпуса (systemonpackage - SoP) с организацией межсоединений с помощью шариковых выводов или так называемых бампов;
- многокристальные модули, использующие технологии создания для организации межсоединений переходных отверстий в материале самих полупроводниковых кристаллов (throughsiliconvias - TSV).
Технологии для производства микросборок первой группы («этажерки» кристаллов) уже несколько лет серийно используются в промышленности. Направление развития технологии идетв сторону увеличения количества слоев и уменьшения толщины кристаллов. Использование многослойных печатных плат в изделиях высокой надежности тоже имеет свои минусы, неприемлемые для многих конкретных приложений из-за проблем, связанных с теплопроводностью, разными коэффициентами термического расширения и низких частотных свойств. С технической точки зрения наиболее простым путем быстрой и эффективной модернизации производства микросборок высокой надежности представляется внедрение технологии многослойной низкотемпературной керамики в сочетании с технологией монтажа «этажерок кристаллов». Такой прием (многослойная керамическая подложка или герметичный корпус со встроенными пассивными компонентами плюс многослойный монтаж кристаллов с развар- кой проволокой) позволит улучшить массогабаритные характеристики.
Вторая группа 3D-интегрированных структур типа «корпус на корпусе»требует для своей реализации сочетания технологий первой группы и технологий создания шариковых выводов и «бампов» или, другими словами, контактных микровыступов.
Изделия третьей группы, интегрированные на уровне полупроводниковых пластин и кристаллов с переходными отверстиями (TSV-технология) наиболее перспективны. Принято считать, что 3D-интеграции станет очередной четвертой технологической революцией в электронике.По мере приближения размеров твердотельных структур к нанометровой области (а это образования из единиц и десятков атомов) все больше проявляются квантовые свойства электрона. В его поведении преобладающими становятся волновые закономерности, характерные для квантовых частиц. С одной стороны, это приводит к нарушению работоспособности классических транзисторов, использующих закономерности поведения электрона как классической частицы, а с другойоткрывает перспективы создания новых уникальных переключающих, запоминающих и усиливающих элементов для информационных систем. Это и есть основные объекты исследований и разработок новой области электроники - наноэлектроники.
Разработанные в последние годы наноэлектронные элементыпо своей миниатюрности, быстродействию и потребляемой мощности составляют серьезную конкуренцию традиционным полупроводниковым транзисторам и интегральным микросхемам на их основе как главным элементам информационных систем. Уже сегодня техника вплотную приблизилась к теоретической возможности запоминать и передавать 1 бит информации (0 и 1) с помощью одного электрона, локализация которого в пространстве может быть задана одним атомом. Ожидает практического разрешения и идея аналогичных однофотонных элементов.
Широкое применение одноэлектронных и однофотонных элементов для создания информационных систем пока сдерживается недостаточной их изученностью, а главное, отсутствием удобных для массового производства технологий, позволяющих конструировать требуемые структуры из отдельных атомов. Такие возможности существуют только в исследовательских лабораториях. Однако современные темпы развития электроники позволяют уверенно прогнозировать промышленное освоение нанотехнологии, а вместе с ней и наноэлектроники уже в начале XXI века.
Итак, в основе приборов наноэлектроники лежат волновые свойства электрона и связанные с этим другие физические явления и эффекты. Движение электрона и связанной с ним волны де Бройля в наноразмерных твердотельных структурах определяется эффектами, сопряженными с квантовым ограничением, интерференцией и возможностью туннелирования
через потенциальные барьеры. И эти эффекты будут вносить тем больший вклад в электрические процессы в элементе, чем меньше его размер. Когда же размер элемента сравнится с длиной волны электрона, эти эффекты станут преобладающими.На рисунке 2 приведена уникальная фотография, экспериментально подтверждающая наличие дебройлевской волны. С помощью туннельного микроскопа удалось рассадить 48 атомов железа на поверхности меди. Сформирован «квантовый загон» радиусом 7,1 нм. Волны внутри загона представляют собой стоячие волны зарядовой плотности, соответствующие решению уравнения Шредингера. Возникновение или отсутствие изображения зависит от положения вновь имплантированного атома. Если де-Бройлевские волны складываются в фазе в процессе конструктивной интерференции, то изображение появляется. При деструктивной интерференции оно исчезает. Эта картинка - одно из доказательств волновой природы отдельного атома или электронов и внешних его орбит.
Рисунок 2 - Процесс формирования «квантового загона» из атомов железа, адсорбированных на поверхности меди
Решение проблем перехода от микро- к наноэлектронике вовсе не отрицает дальнейшего пути развития микроэлектроники. Успехи микроэлектроники далеко не исчерпаны. Однако становление наноэлектроники сулит новые научные достижения и разработки в области технологии во многих отраслях науки и техники. Развитие научных исследований наноструктур и нанотехнологий позволит получить материалы и приборы с новыми уникальными свойствами и, следовательно, решить ряд актуальных задач как в области электроники, так и во всех остальных отраслях науки и промышленности. В наномире будут работать и «старые» идеи схемотехнической электроники, в основе которых лежит использование усовершенствованного транзистора. Вместес тем, наномир способствует рождению свежих идей, связанных с волновыми свойствами электрона, с солитонами, как носителями информационного сигнала, с новыми материалами, с новой технологией. Поэтому и появляются новые приборы и устройства наноэлектроники, реализованные либо на совершенно новых принципах, либо на хорошо забытых методах обработки информации.
2. Нанотранзисторные структуры на традиционных материалах
2.1 Кремниевые транзисторы с изолированным затвором
Наноэлектроные транзисторные структуры возникли на базе микроэлектронных транзисторов - основе элементной базы микроэлектроники. Основной кремниевой транзисторной структурой, вошедшей в арсенал средств наноэлектроники, является МДП- структура (металл-диэлектрик-полупроводник). Если в качестве диэлектрика используется диоксид кремния, то такая структура называется МОП. Полевым, или униполярным планарным транзистором называется транзистор, в котором управление происходит под действием электрического поля, перпендикулярного току носителей. Такие транзисторы также называют транзисторами с изолированным затвором (рисунок 3). Проводящий слой, по которому протекает ток, называется каналом. Различают р- и n-канальные транзисторы. Каналы могут быть приповерхностными и объемными, горизонтальными и вертикальными.
Транзисторы с приповерхностным каналом имеют структуру МДП (МДП-транзисторы). Приповерхностные каналы делятся на обогащенные или обедненные носителями заряда и инверсионные слои. Их формирует внешнее электрическое поле. Обедненные каналы представляют собой участки однородного полупроводника, отделенные от поверхности обедненным слоем. МДП-транзисторы с индуцированным каналом имеют три электрода: исток, сток и затвор. Исток и сток формируются методом диффузии или методом ионной имплантации. Управляющим электродом является затвор - металлический электрод, перекрывающий канал между истоком и стоком. Иногда исток напрямую замыкают на электрод подложки.
Рисунок 3 - Структура интегрального МДП-транзистора (а):И -- исток; С - сток; 3 - затвор; Пл - подложка; М - металл; Д - диэлектрик; П -- полупроводник. Точками обозначены электроны, кружочками - дырки; б - стоко-затворные вольтамперные характеристики МДП- транзисторов со встроенным (I) и индуцированным каналом (2); в - семейство выходных вольтамперных характеристик
Если на электроды подан нулевой потенциал, то вблизи n+ - областей истока и стока имеются области объемного заряда, возникающие за счет разности работ выхода электронов из полупроводника с различными типами электропроводности. Между истоком и стоком при Uзи = 0 существует большое сопротивление, эквивалентное сопротивлению двух встречно включенных диодов при нулевом смещении.
Поэтому при подаче напряжения Uси во внешней цепи ток будет мал. Если на затвор подать отрицательное напряжение, то приповерхностный слой обогатится дырками. Это не изменит тока во внешней цепи. Если на затвор подать положительное напряжение Uзи> 0, то под действием электрического поля основные носители (дырки) отожмутся полем в глубь полупроводника (эффект поля).
Эффектом поля в полупроводниках называется изменение концентрации свободных носителей заряда в приповерхностном слое под действием внешнего электрического поля, перпендикулярного каналу. Сначала образуется обедненный слой (объемный заряд акцепторов), куда устремляются неосновные носители -- электроны. У самой поверхности, границы раздела полупроводник-диэлектрик, электроны образуют инверсионный слой - проводящий канал. Это произойдет тогда, когда концентрация неосновных носителей (электронов) превысит концентрацию основных. В зависимости от величины приложенного к затвору потенциала меняется толщина инверсионного слоя. Такой тип канала называется индуцированным. Ток стока резко возрастает и в дальнейшем зависит от напряжения Uси. Толщина индуцированного канала зависит от технологии производства транзисторов. Напряжение на затворе, при котором образуется канал и транзистор начинает работать, называется пороговым и обозначается U0.
На рисунке 3, б, в приведено семейство стоко-затворных вольт- амперных характеристик МДП-транзисторов. Пороговое напряжение U0 определяется удельной емкостью затвор-канал, зонной диаграммой металл-диэлектрик-полупроводник. Стоково-затворные характеристики транзистора зависят от режима его работы. При напряжении Uси> 0 ток протекает по каналу, создавая распределение потенциала по длине канала от истока к стоку. Разность потенциалов между затвором и поверхностью в направлении стока уменьшается, одновременно уменьшаются напряженность поля в диэлектрике и удельный заряд электронов в канале. В МДП-транзисторе технологическим путем можно создать канал, соединяющий исток со стоком. Такой транзистор получил название - транзистор со встроенным каналом. На стоковозатворной характеристике (рисунке 3, б) видно, что при нулевом напряжении на затворе по его каналу течет ток, и транзистор способен усиливать сигнал. При подаче на затвор отрицательного напряжения ток в канале уменьшается вследствие действия отрицательного поля затвора и при некотором напряжении Uотс. Это объясняется тем, что при отрицательном напряжении на затворе канал обедняется носителями, и, следовательно, ток стока уменьшается. При увеличении напряжения канал обогащается неосновными носителями, и ток увеличивается. Выходная характеристика МДП-транзистора имеет участок насыщения (рисунке 3, в).
В процессе уменьшения длины канала и, соответственно, длины затвора достигнуто значение ~100 нм, а толщина под- затворного оксида в схемах микропроцессоров ныне составляет8 нм, или три атомных слоя. Это позволило увеличить быстродействие микропроцессоров, снизить потребление энергии. Вместе с тем возросли токи утечки, в том числе за счет туннельного тока через слой оксида. Причем токи утечки весьма существенны даже для отключенного транзистора. В этой ситуации транзистор постоянно работает в цепи. С уменьшением толщины областей исток-сток возрастает их сопротивление. В таком случае необходимо большее напряжение для переключения транзистора, при этом увеличивается плотность потребляемой мощности. С увеличением напряжения возрастает опасность пробоя слоя диэлектрика из трех атомных слоев. Круг замкнулся. Дальнейшее уменьшение длины канала требует увеличения степени легирования в канале.
В последние годы широко используется конструкция МОП- транзистора со слаболегированными областями, удлиняющими истоковую и стоковую области и уменьшающими длину канала, - LDD (LightlyDopedDrain). Она представлена на рисунке 4. Концентрация примесей в истоковой и стоковой областях лежит в пределах 5 · 1019 ч 1020, а такой конструкционный прием обеспечивает плавное снижение концентрации примесей до ~ 1018 см-3. Это позволяет снизить напряженность электрического поля в канале и уменьшить энергию горячих электронов, повысить напряжение инжекционного и лавинного пробоев транзистора, уменьшить эффект модуляции длины канала, избежать долговременной деградации параметров транзистора. Характерная глубина залегания областей истока и стока лежит в диапазонезначений 50-100 нм, а длина канала составляет ~250 нм.
Рисунок 4 - Структура МОП-транзистора со слаболегированными LDD- областями: И - исток, С - сток, Пл - подложка из p-Si, З - затвор, К - канавка, Сп - спейсерSi3N4
Применение ореола вокруг областей истока и стока позволяет увеличить пороговое напряжение. Как и карман, ореол создается примесью того же типа проводимости методом ионного легирования. Затвор из поликремния толщиной до 300 нм должен перекрывать канал на величину ~15-20 нм. Контакты к областям истока, стока и к поликремниевому затвору выполняются с промежуточным формированием слоя TiSi2 или CoSi2 толщиной до 40 нм. Спейсер выполняет функцию разграничения транзисторных структур и выполняется из Si3N4. Аналогичную функцию выполняет канавка, стенки которой окисляют и заполняют поликремнием. Эта технология заменила технологию изоляции локальным окислением кремния (LOCOS). Для формирования транзисторов с каналами разного типа проводимости используют фосфор и бор.
К проблемам, мешающим микроминиатюризации МОП-транзисторов, относятся эффект туннелирования через подзатворный диэлектрик, инжекцию горячих носителей в оксид, прокол между областями истока и стока, уменьшение подвижности носителей в канале и ряд других. Следует учитывать, что с уменьшением размеров транзистора разброс параметров техпроцесса не должен снижать процент выхода годных чипов. В настоящее время принято считать, что кремниевая технология нанометрового диапазона будет промышленной технологией на ближайшие полвека.
Инженерами-исследователями предложено несколько путей выхода из кризиса при масштабировании параметров:
КНИ-транзисторы (кремний на изоляторе) с ультратонким основанием;
— приборы с управляемой проводимостью канала;
— транзисторы с двойным и тройным затвором;
— плавниковоподобные полевые транзисторы.
Рассмотрим эти транзисторные структуры.
2.2 КНИ-транзисторы
Разработки транзисторных структур для субмикронной технологии следующих поколений на 0,13; 0,10; 0,07 мкм ведутся по разным направлениям. МОП-транзисторы, изготовленные по технологии «кремний на изоляторе», получили название КНИ-транзисторы (рисунке 5). Имеются три способа изоляции: локальное окисление кремния (технология LOCOS), изоляция мелкими канавками (технология STI) и меза-изоляция. КНИ-транзисторы имеют полностью или частично обедненное носителями основание. Вследствие обеднения подложки зарядами электрическое поле в инверсионном слое прибора существенно меньше, чем в обычных приборах с сильнолегированной областью канала. Другое преимущество таких структур - процесс изоляции, при котором не требуется создания изолирующих карманов. В этом случае создаются структуры с высокой радиационной стойкостью, повышенной надежностью при высоких температурах. Известные короткоканальныеэффекты в таких транзисторах подавляются уменьшением толщины кремниевого слоя.
Рисунок 5 - Структура КНИ-транзистора: Сп - спейсер, 3 - затвор, И - исток, С - сток
Легирование канала выполняется так, чтобы получить необходимое пороговое напряжение. При этом кармашки, которые служат для предотвращения смыкания истока и стока, легируются бором для n-канальных транзисторов и фосфором для p-канальных. Эти же кармашки способствуют подавлению эффекта снижения порогового напряжения при уменьшении длины канала при переходе на меньшие топологические нормы. Контакты к областям транзистора выполняются из вольфрама, в то время как электрическая разводка осуществляется межсоединениями из алюминия. Спей- серы из диоксида кремния служат разграничительными прослойками между транзисторными структурами.
К преимуществам этого типа транзисторов следует также добавить высокую проводимость канала вследствие малого рассеяния носителей заряда и легкость управления током в тонком канале.
КНИ-транзисторы перспективны для создания микромощных и высокоскоростных сверхбольших интегральных схем (СБИС) для напряжения питания ~1,2 В. К недостаткам таких КНИ-тран-зисторов следует отнести малую собственную электрическая емкость. В этом случае время задержки сигнала в таком вентиле меньше задержки сигнала в межсоединениях. Дальнейшее развитие КНИ-транзисторов воплощено в транзисторах TeraHertz, к одной из разновидностей которых относится транзистор на обедненной подложке. Конструкция предусматривает размещение транзистора не непосредственно на кремниевой подложке, а в тонком слое кремния поверх слоя изолятора. От технологии «кремний на изоляторе» предлагаемая конструкция отличается тем, что верхний кремниевый слой изготавливается из кремния, обедненного примесями. Такой прием позволяет снизить утечку тока через выключенный транзистор на два порядка.
Вторая конструкция транзистора основана на применении в качестве подзатворного диэлектрика высокоизолирующего материала (highкgatedielectric). Такие транзисторы получают с помощью технологии осаждения атомных слоев. Известно, что в процессе миниатюризации транзисторов снижается толщина подзатворного изолирующего слоя. Это сопряжено с увеличением тока утечки.
Рисунок 6 - Конструкция TeraHertz-транзистора: h0 - высота области исток-сток первой конструкции, h -- высота области исток-сток второй конструкции, З - затвор, Сп - спейсер
Использование высокоизолирующего материала вместо традиционного диоксида кремния позволяет уменьшить величину тока утечки на несколько порядков, а также регулировать толщину слоя с точностью мономолекулярного слоя. Однако уменьшение емкости транзистора добавлением слоя диэлектрика в глубь кремния увеличивает сопротивление между истоком и стоком. В этом случае требуется повышение напряжения, что резко ухудшает потребительские свойства транзистора и микросхемы в целом. Конструктора нашли интересное решение. Для снижения сопротивления промежутка исток-сток необходимо увеличить высоты истоковой и стоковой областей (рисунок - 6). Такой транзистор способен работать в тысячу раз быстрее, чем обычный полевой транзистор с изолированным затвором. Так, частота переключения TeraHertz-транзистора достигает 1000 ГГц или 1 ТГц и выше. Токи утечки малы, и поэтому транзистор работает при очень малых рабочих токах. Для TeraHertz-транзисторов характерны низкая емкость перехода, стойкость к воздействию излучения и отсутствие эффекта плавающей подложки.
2.3Транзисторы на структурах SiGe
В основе технологии создания транзистора с управляемым каналом лежит стремление атомов при соединении к образованию упорядоченного раположения друг относительно друга. Так, в процессе осаждения кремния на подложку из материала с другой постоянной кристаллической решетки (например, на кремний-германиевую) атомы кремния стремятся сохранить структуру в соответствии с атомами подложки. Если постоянная решетки больше, чем в кремнии, происходит «растяжение» атомов последнего.
Рисунок 7 - Технология формирования «напряженного» кремния:
а - исходные структуры;
б - слой кремния на поверхности SiGe
Другими словами, кремний оказывается напряженным (рис. 7). В этом случае скорость дрейфа электронов будет на 70% выше, чем в обычном кремнии. Транзисторы, сформированные на базе гетеропереходов Si/SiojGeo,3 получили название модуляционно легированных транзисторов с затвором Шоттки или MODFET-транзисторов. Подвижность электронов и дырок в канале таких транзисторов достигает значения мn=1270-2830 см2/(В * с) и мp = 800- 1000 см2/(В * с). В результате, даже не изменяя размеров транзисторов, можно увеличить быстродействие чипа на 35%.
Рисунок 8 - Структура транзистора типа «кремний ни на чем»
Комбинация структур Si-SiGe используется и в технологии «кремний ни на чем». Эта технология развивает достоинства технологии КНИ-транзисторов. В соответствии с этой технологией, на кремниевую пластину выращивают эпитаксиальный слой SiGe толщиной ~30 нм. Затем наносится слой кремния толщиной до 20 нм, и формируется слой подзатворного оксида, поликремниевого затвора и спейсера. Создается доступ к слою SiGe, который затем вытравливается с помощью селективного плазменного травления. Таким способом под слоем кремния создается своеобразный воздушный туннель высотой ~20 мкм (рисунок 8).
2.4 Многозатворные транзисторы
При разработке транзисторов с длиной канала менее 100 нм масштабируется также глубина залегания p-n-перехода, а также толщина подзатворного диэлектрика. В этом случае не исключено увеличение тока туннелирования через затвор и смыкание областей истока и стока. Одним из примеров транзистора с двойным затвором является конструкция FinFET-транзистора (FinFieldEffectTransistor). Свое название он получил благодаря конструктивным особенностям. В этом приборе тонкое кремниевое тело имеет форму плавника (fin) и обернуто затвором (рисунок 9). Затвор формирует два самосовмещающихся канала, расположенных с двух сторон кремниевого тела. Передняя выступающая часть тела представляет собой исток, задняя - сток. Каналы индуцируются напряжением на затворах вдоль обеих сторон пластины.
Рисунок 9 - Структура FinFET-транзистора
Ток в транзисторе протекает в плоскости, параллельной плоскости тела. Активная ширина прибора равна высоте тела - плавника. Это тело можно увеличивать путем параллельного включения многих столбиков, формирующих исток и сток. Таким образом формируется активная область транзистора. Трехмерная конструкция FinFET-транзистора позволяет значительно снизить потери на тепловыделение.
Технологический процесс изготовления FinFET-транзистора предусматривает формирование методами фотолитографии плавника-вставки толщиной ~20 нм и высотой 180 нм. Области стока- истока изготовляются с помощью ионной имплантации под углом 45° с четырех сторон пластины. Созданы транзисторы с длиной канала ~30 нм.
Разработана конструкция транзистора с тройным затвором (Tri-GateTransistor), особенность которой - объемность электродов транзистора, а также управление током в определенной части кремниевой подложки «своим» затвором (рисунок 10). В этом случае удается эффективно увеличить площадь транзистора, доступную для прохождения сигнала. Тройной затвор выполняется на ультратонком слое полностью обедненного кремния. В результате обеспечивается малый ток утечки, высокое быстродействие в процессах переключения, и значительно сокращается потребляемая мощность. Чтобы обеспечить условия полного обеднения подложки носителями, необходимо подобрать соответствующеесоотношение ширины и высоты тела транзистора - кремниевой вставки. Оптимальным считается равенство двух размеров ширины и высоты тела-вставки и длины затвора транзистора. С помощью существующего литографического процесса удалось создать р- и n-канальные транзисторы с длиной затвора 60 нм, шириной и высотой вставки ~70 нм.
Рисунок 10 - Структура Tri-Gate-транзистора (а) и поперечное сечение области затвор-канал (б)
Рисунок 11 - Общий вид трехмерного многозатворного транзистора
По 65нм-технологии разработан трехмерный многозатворный транзистор (Multi-GateFinFET). По сравнению с однозатворными планарными транзисторами площадь транзистора удалось уменьшить на 30%, а ток утечки - в 10 раз. На рисунке11 приведен общий вид такого транзистора, полученный в электронном микроскопе.
Рассмотрен ные альтернативные транзисторные структуры позволяют надеяться на дальнейшее развитие микроэлектроники, а также на становление наноэлектронных схемотехнических вычислительных устройств и систем.
2.5 Гетеротранзисторы
Гетеротранзистор содержит один или несколько гетеропереходов. Зонные диаграммы гетеропереходов имеют разрывы зон, которые можно использовать для ограничения движения носителей заряда в направлении, перпендикулярном плоскости гетероперехода. В гетеропереходах поведение носителей заряда определяется направлением движения. Гетеропереходы формируются, как правило, с помощью тонких слоев. Поэтому в направлении, перпендикулярном слою, энергетический спектр носителей заряда имеет дискретный характер и имеет место размерное квантование. В двух других направлениях плоскости слоя спектр носит непрерывный характер, и сохраняется зонная структура. Технология полупроводниковых гетероструктур позволяет создавать системы с пониженной размерностью. Если движение носителей заряда ограничено в одном направлении, то формируется квантовая яма, а в ней = и двумерный электронный газ. Если ограничение движения носителей происходит в двух направлениях, то образуется квантовая нить. Нуль-мерная квантовая точка формируется в случае ограничения движения носителей по трем направлениям.
В качестве примера на рисунке 12 приведена конструкция гетеротранзистора. Структура гетеротранзистора выращена методом молекулярно-лучевой эпитаксии по технологии самосовмещения. В 20-слое имеются подвижные электроны с типичным значением подвижности 6500 см2/(В * с) при 300 К и 120000 см2 /(В * с) при 77 К. Соответствующие значения поверхностной плотности электронов составили 5,4 * 1011 см 2 и 7,8 * 1011 см2 соответственно. Технология формирования такой структуры включала в себя формирование затвора с барьером Шоттки на основе силицида металла, ионную имплантацию, отжиг, формирование омических контактов.
Понижение размерности повышает роль межэлектронных взаимодействий. В двумерном электронном газе, в частности, наблюдаются целочисленный и дробный квантовые эффекты Холла. Обнаружены квазичастицы с электрическим зарядом, равным одной трети заряда электрона. В одномерных проводниках проявляется квантование проводимости в отсутствие магнитного поля, возникают элементарные возбуждения с дробным электрическим зарядом, носители заряда без спина и носители спина без заряда.
Различают несколько видов гетеротранзисторов. Гетерострук-турные полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов или НЕМТ-транзисторы (High Electron Mobility Transistor) имеют большую крутизну ВАХ и большую предельную частоту. В основе работы НЕМТ-транзисторов лежит идея использования «квантового колодца» в качестве канала. В квантовом колодце формируется двумерный электронный газ. За счет потери одной степени свободы подвижность носителей увеличивается примерно вдвое, возрастает и эффективная концентрация носителей. Чаще всего гетеропереход формируется из широкозонного полупроводника AlхGa1-хAs и более узкозонного i-GaAs.
Рисунок 12 - Схема полевого гетеротранзистора на основе AlGaAs-GaAs
На их границе происходит разрыв энергетического уровня Ес на величину ДЕс = 0,38 эВ. В качестве подзатворного диэлектрика используется широкозонный полупроводник AlGaAs, который вследствие искривления энергетических зон обедняется электронами (рисунок 13, а).
Между металлическим затвором и расположенным под ним слоем AlхGа1-хAs образуется управляющий переход металл-полупроводник.
Рисунок 13 - Зонная диаграмма гетероперехода Al0.3Ga0.7As/GaAs (а) и структура НЕМТ-транзистора на его основе (б): И -- исток, 3 -- затвор, С -- сток; ДЭГ -- двумерный электронный газ; OII3 -- область пространственного заряда
Канал нормально открытого транзистора формируется в слое нелегированного GaAs на границе гетероперехода в области формирования двумерного электронного газа. Он представляет собой потенциальную яму, образованную в узкозонном проводнике на границе с более широкозонным. В этом канале поверхностная плотность электронов составляет ~2 * 1012 см 2. Под действием управляющего напряжения изменяются толщина обедненной области перехода, концентрация электронов и, соответственно, ток стока. При достаточно большом отрицательном напряжении на затворе обедненная область расширяется и может перекрыть область насыщения в канале. Ток стока при этом прекращается.
Различают НЕМТ-транзисторы с псевдоморфными и метаморфными гетеропереходами. Переход называется псевдоморфным, если не соблюдается соответствие параметров кристаллической решетки слоев гетероперехода. В этом случае один из слоев делается очень тонким и его кристаллическая решетка растягивается до соответствия другому материалу. Образуется структура с увеличенным различием в ширине запрещенной зоны. Приборы на таких структурах обладают более высокой производительностью.
В метаморфном гетеропереходе совмещение материалов происходит через буферный слой, например, AlInAs. Концентрация индия выбирается такой, чтобы постоянная решетки буферного слоя была близка обоим слоям гетероструктуры. Таким образом транзистор может быть оптимизирован для конкретных применений. Так, при низкой концентрации индия получаются мало- шумящие транзисторы, а при высокой -- транзисторы с большим коэффициентом усиления.
Конструкция НЕМТ-транзистора представлена на рис. 4.11, б. За более чем четвертьвековую историю НЕМТ-транзисторы развились в семейство. Помимо соединений А3В5 весьма перспективными оказались соединения InGaAs, InGaP, InAlAs, InP. Соединения на основе индия отличаются высокой подвижностью электронов, разрыв зоны проводимости ДЕс достигает5 эВ. Разработаны n-канальные и p-канальные НЕМТ-тран-зисторы, для которых создается потенциальная яма для дырок в узкозонном слое, например, InGaP. Для использования в мощных СВЧ-устройствах и работы в экстремальных условиях разработаны НЕМТ-транзисторы на основе GaN и SiC. Обычно канал у таких транзисторов формируется в узкозонном слое AlGaN. По частотным и усилительным свойствам НЕМТ-транзисторы на основе AlGaN/GaN уступают транзисторам на соединениях AlGaAs/GaAs, однако превосходят их по плотности снимаемого тока, мощности и рабочим напряжениям исток-сток. В НЕМТ-транзисторах достигаются частоты -270 ГГц и крутизна характеристики до 2000 мс/мм.
Создание гетеропереходных полевых транзисторов с затвором Шоттки на AlGaN/GaN (ГПТШ) -- одно из главных направлений СВЧ-полупроводниковой электроники. Основной элемент такой структуры -- область двумерного газа в квантовом колодце, расположенная непосредственно под гетеропереходом. Подвижность в этой области составляет -2000 см2/(В * с), а концентрация носителей -1013 см 2. Структура ГПТШ представлена на рисунке 14. Буферный слой улучшает параметры двумерного электронного газа, препятствует переходу его электронов на поверхностные состояния и объемные дефекты. Созданные конструкции ГПТШ позволяют получить выходную мощность -8 Вт на частоте -4 ГГц.
Рисунок 14 - Типовая структура ГПТШ на GaN
Одна из проблем GaN-технологии -- нестабильность тока стока при его увеличении. Это явление получило название «коллапс тока». Оказалось, что указанный эффект связан с наличием ловушек центров на поверхности и в объеме материала буферного GaN-слоя. С этой целью пассивируют поверхность диэлектрической пленкой SiNx, а также формируют cap-слой. Транзисторы на соединении GaN, ширина запрещенной зоны которых составляет 3,4 эВ, сохраняют работоспособность до температур 500-600 °С. На основе GaN-транзисторов создаются монолитные интегральные схемы СВЧ-диапазона.
Полевые транзисторы (FET-транзисторы) характеризуются максимальной удельной крутизной gmax, вольтамперной характеристикой (ВАХ), а также предельной частотой f. При уменьшении длины канала и снижении сопротивлений пассивных областей стока (Rc) и истока (Rn) эти параметры улучшаются. Предельные значения gmax и f пропорциональны предельной дрейфовой скорости удр и подвижности носителей в канале. Подвижность составляет 3500 см2/(В * с), что в 5 раз выше, чем у кремния,
Рис. 4.13. Структура MESFET-транзистора на основе GaAs
поэтому полупроводниковые соединения А3В5 и гетероструктуры на их основе предпочтительнее кремниевых транзисторов. Наиболее популярным активным элементом является п-канальный полевой транзистор с затвором Шоттки на арсенид-галиевой структуре (MESFET) (рис. 4.13). Активный слой формируется методом ионной имплантации доноров в полуизолирующую подложку. Затвор Шоттки формируется в виде золотого контакта.
Пороговое напряжение такого транзистора зависит от степени легирования, толщины канала, а также расстояния от затвора до канала и лежит в пределах от -4 В до +0,2 В. В качестве подзатворного диэлектрика используется обедненная электронами область пространственного заряда под барьером Шоттки. Канал представляет собой тонкий сильно легированный слой n+-GaAs, расположенный между легированным активным слоем и подложкой. Транзисторы этого типа имеют длину канала ~0,13 мкм и работают на частоте 50 ГГц.
К недостаткам MESFET-транзистора следует отнести трудности создания p-канальных транзисторов для формирования комплементарных структур. Другой недостаток -- невозможность использования максимальной подвижности электронов в канале -8000 см2/(В * с) при концентрации доноров -1018 см 3. В разработках полевых транзисторов используются гетероструктуры на основе GaAs-FlGaAs, InGaAs-InP, InGaAs-AlGaAs, AlGaSb-InAs. Заметим, что у соединения InAs подвижность электронов вдвое выше, чем у GaAs.
2.6 Гетероструктурный транзистор на квантовых точках
Квантовые точки представляют собой нанометровые фрагменты проводника или полупроводника, ограниченные по всем трем пространственным измерениям и содержащие электроны проводимости. Каждая квантовая точка имеет свой спин и способна поглощать и испускать электроны. Модулированно-легированные гетероструктуры с квантовыми точками, встроенные в токовый канал, представляют значительный интерес для устройств как для микро-, так и для наноэлектроники. Транзисторы на квантовых точках являются, по существу, новым типом приборов на горячих электронах, весьма перспективным для СВЧ-электроники.
Такие гетероструктуры (рисунок 15) растят по модели Стран-ски-Крастанова, эпитаксиальный слой формируется на подложке с другими параметрами решетки. Квантовые точки получают в слое, если его толщина превышает некоторое критическое значение. На полуизолирующую подложку GaAs(100) методом молекулярно-лучевой эпитаксии наносится нелегированный буферный слой GaAs толщиной - 0,5 мкм. Затем наносятся два тонких слоя InAs, которые разделяются нелегированным «спейсер»- слоем GaAs. Толщина слоев InAs составляет от 0,7 до 1,0 нм, а слоя GaAs -- от 3,5 до 5,6 нм. При этом формируются два слоя квантовых точек. Размер квантовых точек и их плотность варьируются в различных структурах. Затем выращивают второй «спейсер»-слой Al0,2Ga0,8As толщиной 10 нм, а далее слои 5(Si)- легированного и нелегированного Al0,2Ga0,8As толщиной 35 нм.
Рисунок 15 - Структура модулированно-легированого транзистора с квантовыми точками: 1 -- нелегированный слой GaAs (6 нм); 2 -- слой 5 (Si); 3,4 -- слои InAs
Формирование такой гетероструктуры завершается выращиванием нелегированного слоя GaAs толщиной 6 нм и легированного кремнием (п+ = 3 * 1018 см-2) контактного слоя GaAs толщиной 40 нм. Длина затворов составляет 0,3-0,4 мкм. При исследовании полученного с помощью данной технологии транзистора выяснилось, что подвижность и концентрация электронов в двумерном газе уменьшаются из-за наличия квантовых точек. Это означает, что квантовыми точками захватывается меньшее число электронов. Транспорт электронов в гетероструктурах с квантовыми точками осуществляется двумя путями. Первый путь определяется подвижными электронами из двумерного газа и соответствует насыщению их дрейфовой скорости. Другой путь связан с электронами, локализованными в квантовых ямах, и он имеет место только в сильных электрических полях.
В транзисторах на квантовых точках концентрация участвующих в транспорте электронов в сильных полях не зависит от напряжения на затворе. Пороговое же напряжение, необходимое для эмиссии электронов из квантовых точек, уменьшается, когда напряжение на затворе становится отрицательным. Если в МОП- структурах происходит запирание транзистора при отрицательных напряжениях на затворе, то в транзисторах на квантовых точках ток стока в области малых напряжений на стоке имеет тенденцию к увеличению. Это принципиально отличается от характеристик всех известных полевых транзисторов. Такие приборы имеют высокую крутизну ВАХ, что позволяет разработчикам электронной аппаратуры надеяться на их использование в СВЧ-приборах.
2.7 Биполярные транзисторы
И современной микро- и наноэлектронике МОП-транзисторы занимают ведущее положение. Однако в СВЧ-электронике, сотовых телефонах наибольшее значение придают биполярным транзисторам на гетеропереходах (Heterojunction Bipolar Transistor -- НВТ). Конструктивно НВТ выполняется на основе GaAs в вертикальном исполнении и поэтому занимает мало места. Типовая структура GaAs НВТ представлена на рисунке 16. На GaAs-подложке с высоким сопротивлением формируется коллекторный слой я-GaAs с концентрацией примесей 3 * 1016 см-3. Затем наносится базовый сильнолегированный слой р-GaAs с концентрацией примеси до 1019 см 3. Через градиентный слой образуется эмиттер из я-AlGaAs, ширина запрещенной зоны которого выше, чем в GaAs базовой области. В области омических контактов эмиттера формируются дополнительные высоколегированные слои n+-GaAs. Заметим, что слои транзистора образуются в процессе эпитаксии, и поэтому требования к литографическим процессам невысокие. Это удешевляет транзистор.
Рисунок 16 - Структура биполярного транзистора на гетеропереходах
Вследствие различных запрещенных зон в базе и эмиттере в электронно-дырочном переходе образуется скачки потенциалов, различные для прохождения электронов и дырок. Стимулируется инжекция электронов из эмиттера в базу, и сокращается поток дырок из базы в эмиттер. Высокий уровень легирования базы и низколегированный эмиттер способствуют снижению сопротивления базы и емкости перехода эмиттер-база. Этим объясняются высокочастотные свойства НВТ. Акцент на процессы эпитаксии позволил формировать транзисторные структуры с двумя гетеропереходами. Эти транзисторы отличает более высокое напряжение пробоя, но граничная частота снижается. Появились приборы на основе фосфида индия, которые могут работать в частотном диапазоне до 250 ГГц.
Рассмотрение наиболее распространенных приборов микро- и наноэлектроники показывает, что имеющиеся технологии в целом обеспечивают современные потребности приборов пикосекундного быстродействия. Использование гетероструктур позволяет улучшить совокупность параметров и характеристик массовых приборов современной электроники -- полевых и биполярных транзисторов. Отметим, что в вопросах создания сверхскоростных интегральных схем и твердотельных схем МВЧ-диапа- зона на основе гетероструктур еще предстоит провести большой объем фундаментальных и прикладных исследований. Среди таких проблем -- вопросы объединения кремниевой электроники со структурами на гетеротранзисторах.
3. Нанотранзисторные структуры на новых материалах
3.1 Нанотранзисторы на основе углеродныхнанотрубок
нанотранзистор углеродный технология
Углеродные нанотрубки обладают хорошими эмиссионными способностями и являются перспективными элементами ряда микро- и наноэлектроники. Углеродные нанотрубки представляют собой кристаллические структуры аллотропной модификации углерода. Гипотетически нанотрубки можно получить путем свертывания листа графена. Результат такой операции зависит от угла ориентации графитовой плоскости относительно оси нанотрубки. Угол ориентации задает хиральность нанотрубки, которая обозначается набором символов (m, п). Эти символы указывают координаты шестиугольника, который в результате сворачивания плоскости должен совпадать с шестиугольником, находящимся в начале координат. Другой способ обозначения хиральности состоит в указании угла ? между направлением сворачивания нанотрубки и направлением, в котором соседние шестиугольники имеют общую сторону. Для полного описания геометрии нанотрубки необходимо указать ее диаметр D. Индексы хиральности однослойной нанотрубки (m, п) однозначным образом определяют ее диаметр
D = (т2 +п2 +тп)]/2 v3a/р,
где а -- постоянная решетки, а = 1,42 А. Угол 0 определяется из соотношенияtg? =v3m / (2п + т).
Среди различных возможных направлений сворачивания нанотрубок выделяются те, для которых совмещение шестиугольника (m, п) с началом координат не требует искажения его структуры. Этим направлениям соответствуют, в частности, углы ? = 0 (кресельная конфигурация) и б = 30° (зигзаг-конфигурация). Указанные конфигурации отвечают хиральностям (m, 0) и (2m, п) (рисунок 17).
Степень скрученности нанотрубки, характеризуемая парой чисел тип, оказывает значительное влияние на электрические свойства нанотрубки, определяет ее зонную структуру и взаимное расположение валентной зоны и зоны проводимости на энергетической диаграмме. Если разность п -- т кратна трем, то нанотрубка будет обладать электронной проводимостью по типу металлов. Такими свойствами обладают трубки типа «кресло». Во всех остальных случаях нанотрубки являются полупроводниками, и между зоной проводимости и валентной зоной существует запрещенная зона шириной от нескольких десятых до единиц электрон-вольт (эВ). Причем чем меньше диаметр нанотрубки, тем больше ширина запрещенной зоны. Заметим, что с металлическим типом проводимости образуется -33%, а с полу проводниковыми свойствами -- 67% нанотрубок. Обычно используют нанотрубки диаметром 0,7-1,6 нм, что меньше толщины человеческого волоса в -104 -105 раз.
Рисунок 17 - Атомная структура графена и способы образования однослойной нанотрубки
Нанотрубки представляют собой циклические структуры, обод которых составляет несколько десятков атомов углерода. Нанотрубки -- самые прочные и вместе с тем эластичные волокна, известные или искусственно созданные на сегодняшний день. Их механическая прочность почти на два порядка выше, чем у аналогичной стальной конструкции. Среди других уникальных свойств нанотрубок следует отметить их высокую электропроводность (в 103 больше, чем у меди), способность проводить большие токи. Электрон проходит через нанотрубку в баллистическом режиме без электрон-фононного взаимодействия и без выделения джоулева тепла.
Созданы транзисторные структуры на основе нанотрубок. В определенном отношении они являются аналогами полевого транзистора. На пластину кремния наносят слой оксида кремния, служащий изолятором. Между электродами (истоком и стоком) закрепляют нанотрубку длиной несколько десятков нанометров.
Рисунок 18 - Конструкция транзистора на основе нанотрубки (разработчик -- компания «Infineon Technologies AG»)
Она же служит каналом переноса носителей (рисунок 18). Затвором служит подложка кремния, на которую подается управляющий потенциал. В обычном состоянии канал закрыт, поскольку концентрация свободных носителей зарядов в нанотрубке мала. Ширина запрещенной зоны составляет несколько электрон-вольт. При помещении нанотрубки в электрическое поле ширина запрещенной зоны уменьшается, и концентрация свободных носителей зарядов возрастает. Максимальная концентрация носителей в валентной зоне достигается при -6 В.
При подаче на затвор потенциала возникает электрическое поле, которое способствует проводимости нанотрубки и соответственно открывает и запирает транзистор. Такой нанотранзистор может работать на частотах до 1 ТГц, что на два порядка превосходит скорость современных компьютеров. Частотные параметры достигаются за счет высокой подвижности электронов в нанотрубках (~105 см2/(В * с)).
...Подобные документы
Применение полевых транзисторов в усилителях. Виды полевых транзисторов (с управляющим переходом и с изолированным затвором). Преимущества и недостатки полевых транзисторов. Строение полевого транзистора с изолированным затвором со встроенным каналом.
курсовая работа [867,1 K], добавлен 09.05.2014Конструкция интегральной микросхемы на транзисторах. Преобразование и обработка входного сигнала. Технические условия для интегральных микросхем р-канального полевого транзистора с изолированным затвором. Нанесение пленки алюминия и фотолитография.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 07.05.2013Биполярные транзисторы с изолированным затвором (РТ) новой технологии (IGBT) против полевых МОП транзисторов. Улучшенные динамические характеристики. Рабочие частоты и токи. Положительный температурный коэффициент. Потери проводимости и переключения.
статья [176,9 K], добавлен 27.09.2009Определение удельной емкости между затвором и подложкой. Равновесный удельный поверхностный заряд. Напряжение спрямления энергетических зон. Потенциал уровня Ферми. Крутизна МДП-транзистора в области насыщения. Расчет максимальной рабочей частоты.
контрольная работа [716,5 K], добавлен 13.08.2013Рассмотрение синтеза структуры транзистора с использованием расчетных соотношений и параметров материалов, применяемых в производстве. Расчет кремниевых эпитаксиально-планарных транзисторов, их конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики.
курсовая работа [257,7 K], добавлен 21.09.2010Технологии получения углеродных нанотрубок. Использование их в эмиссионной электронике. Создание токопроводящих соединений, сверхбыстрых транзисторов на основе атомов углерода. Производство наноэлектронных приборов. Электрические свойства нанотрубки.
презентация [557,0 K], добавлен 24.05.2014Устройство и принцип действия полевого транзистора. Статические характеристики. Полевые транзисторы с изолированным затвором. Схемы включения полевых транзисторов. Простейший усилительный каскад. Расчет электрических цепей с полевыми транзисторами.
лекция [682,2 K], добавлен 19.11.2008Конструкции полевых транзисторов с управляющим р-п переходом. Стоко-затворная и стоковая (выходная) характеристики, параметры и принцип действия транзисторов. Структура транзисторов с изолированным затвором. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью.
реферат [822,3 K], добавлен 21.08.2015Создание полупроводниковых приборов для силовой электроники. Транзисторы с изолированным затвором. Схемы включения полевых транзисторов. Силовые запираемые тиристоры. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n переходом. Назначение защитной цепи.
реферат [280,5 K], добавлен 03.02.2011Физические основы полупроводниковых приборов. Принцип действия биполярных транзисторов, их статические характеристики, малосигнальные параметры, схемы включения. Полевые транзисторы с управляющим электронно-дырочным переходом и изолированным затвором.
контрольная работа [637,3 K], добавлен 13.02.2015Класифікація та умовні позначення польових транзисторів. Конструкція пристроїв з ізольованим затвором. Схема МДН-транзистора з вбудованим або індукованим каналом. Розрахунок електричних параметрів і передаточних характеристик польового транзистора КП301.
контрольная работа [510,5 K], добавлен 16.12.2013Применение мощных полевых транзисторов с изолированным затвором (МДП-транзисторы) в выходных каскадах усилителей мощности. Моделирование схемы усилителя НЧ на МДП-транзисторах в программе Multisim 8. Линейные и фазовые искажения, коэффициент гармоник.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 30.04.2010Транзистор как электронный полупроводниковый усилительный прибор, предназначенный для усиления сигналов. Знакомство с особенностями и сферами применения полевых и биполярных транзисторов. Общая характеристика схем включения биполярного транзистора.
реферат [1,5 M], добавлен 21.05.2016Проектирование малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки. Расчет геометрических размеров конденсаторов и резисторов. Разработка технологии изготовления кристалла. Создание защитного слоя диэлектрика, проводящих дорожек и контактных площадок.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 19.01.2016Топология и элементы МОП-транзистора с диодом Шоттки. Последовательность технологических операций его производства. Разработка технологического процесса изготовления полупроводниковых интегральных схем. Характеристика используемых материалов и реактивов.
курсовая работа [666,0 K], добавлен 06.12.2012Свойства МДП-структуры (металл–диэлектрик–полупроводник). Типы и устройство полевых транзисторов, принцип их работы. Влияние типа канала на вольтамперные характеристики МДП-транзисторов. Эквивалентная схема, расчет и быстродействие МДП-транзистора.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.12.2009Рассмотрение пакета Electronics Workbench, проведение исследований. Знакомство с наиболее важными параметрами биполярного транзистора "2N3947". Анализ схемы снятия статистических характеристик. Основные способы увеличения напряжения питания на величину.
контрольная работа [146,8 K], добавлен 22.03.2015Устройство и принцип действия биполярных транзисторов. Структура и технология изготовления полупроводниковых интегральных микросхем на основе биполярного транзистора с помощью метода диэлектрической изоляции; подготовка полупроводниковой подложки.
контрольная работа [710,2 K], добавлен 10.06.2013Властивості напівпровідникового матеріалу в транзисторах Шотткі. Структура, принцип дії польових транзисторів із затвором. Підсилювачі потужності, генератори. Електрофізичні параметри елементів приладу. Розрахунок напруги відсікання і насичення.
курсовая работа [640,7 K], добавлен 13.12.2011Рассмотрение устройства и принципа работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа. Построение семейства входных и выходных характеристик полевого транзистора. Измерение сопротивления канала, напряжения отсечки и насыщения.
лабораторная работа [142,9 K], добавлен 29.04.2012
