2.1 Introdução MOSFET = dispositivo predominante da microeletrônica moderna MOS = Metal – Óxido (SiO2) – Semicondutor (Si) MIS = Metal – Isolante – Semicondutor.

Apresentação em tema: "2.1 Introdução MOSFET = dispositivo predominante da microeletrônica moderna MOS = Metal – Óxido (SiO2) – Semicondutor (Si) MIS = Metal – Isolante – Semicondutor."— Transcrição da apresentação:

1 IE733 – Prof. Jacobus 6a Aula Cap. 2 A Estrutura MOS de Dois Terminais.

2 2.1 Introdução MOSFET = dispositivo predominante da microeletrônica moderna MOS = Metal – Óxido (SiO2) – Semicondutor (Si) MIS = Metal – Isolante – Semicondutor MOS de 2 terminais = Capacitor MOS = coração do transistor MOS.

3 Diodo controla-do por porta, ou Estrutura MOS de 3 Terminais
Transistor MOS, ou MOSFET, ou Estrutura MOS de 4 Terminais

4 2.2 Tensão de Banda Plana a) Caso acadêmico: materiais de porta e conexão igual ao substrato  Q = 0. b) Caso real: (circuito externo ou interno)  Q  0 c) Aplicando fonte externa = MS = -M,S  Q = 0, onde portanto:

5 Exemplos: a) Porta de Al: b) Porta de Si-poli n+:
MS = - F – 0.6 V b) Porta de Si-poli n+: MS = - F – 0.56 V c) Porta de Si-poli p+: MS = - F V

6 Cargas no Sistema SiO2/Si:
Define-se Qo, como uma carga efetiva na interface, com o mesmo efeito das cargas distribuídas. Qo = 1010 a 1011 cargas/cm2 (10-9 a 10-8 C/cm2).

7 Qo induz cargas no metal e no semicondutor; Podemos neutralizar a carga no semicondutor pela aplicação de tensão = -Qo’/Cox’

8 Aplicando uma tensão de porta tal que a carga no semicondutor seja nula, teremos:
(kox=3.9) Combinando MS e Qo:

9

10 Exemplo: Calcule VFB para substrato tipo p, NA=9x1016cm-3, isolante de SiO2, tox=10nm, porta de Si-poli tipo n+. A carga efetiva de interface é de 10-8 C/cm2. Nota:

11 Aplicando tensão de porta = VFB:
Nota: QC = carga combinada = QI + QB

12 2.3 Balanço de Potencial e de Carga
M = material de porta, mesmo se contato nas costas 

13 Como MS = cte.  Por neutralidade de cargas: (pois Qo’ = cte.) Para desenhar diagramas de bandas, EF = cte., pois:

14 2.4 Efeito de VGB sobre a Condição de Superfície (consideramos substrato p):
2.4.1 Condição de Banda Plana:

15 2.4.2 Condição de Acumulação:

16 2.4.3 Condição de Depleção e Inversão:
Inicialmente, forma-se depleção: Para y < dB  (y)  -qNA Caso particular de VGB = VL0 :

17 Para s = F  ns = ps = ni Corresponde a VGB = VL0 Para s = 2F  ns = NA Corresponde a VGB = VM0

18

19 2.4.4 Análise Geral (relação de s e Qc’ com VGB):

20 Temos  = f() e não  = f(y)  fica difícil integrar
a equação de Poisson em y ! A solução é alterar a variável de integração de y p/  : P/ y =    = 0,  = 0 P/ y=0  = S  = S

21

22 Temos agora 4 equações gerais (ver abaixo) e
4 variáveis (ox, s, Qc’, QG’), que podem ser resolvidos numericamente, para cada valor de VGB, dados os parâmetros: MS, Qo’, NA, tox.

23 (I) (II) (III) (IV) É geral, porém muito complexo. Acumulação e depleção são importantes apenas no cálculo de alguns efeitos parasitários, no corte. Inversão é fundamental para modelagem de corrente. Aproximações serão usadas, em inversão, para simplificar.