|
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: xos - толщина слоя окисла, L - длина, W - ширина канала.
Расчетно-конструкторская часть:
1. Расчет толщины подзатворного слоя окисла (SiO2):
(UZ=3
B, EB=4*106В/см),
(См)
. Расчет удельной ёмкости подзатворного слоя окисла:
(ε0=9*10-14 Ф/см, εКВ=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, ni=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 UG 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