Приложение №1 – Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами

ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра электронной техники

Курсовая работа

по дисциплине «Микроэлектроника»

на тему: «Расчет интегрального МОП-транзистора»

Выполнил: Лаптев М. А.

студент 3-его курса

шифр: 608238

Проверил: Берикашвили В. Ш.

Москва, 2011г.

Оглавление

Исходные данные на курсовую работу: 3

Введение. 4

Расчетно-конструкторская часть: 5

Заключение. 11

Список литературы: 12

Приложение №1 – Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами. 13

Приложение №2 – Чертёж стандартного корпуса интегральной схемы в двух проекциях. 14

 

 

Исходные данные на курсовую работу:

 

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

Введение

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)

 

2. Расчет удельной ёмкости подзатворного слоя окисла:

(ε0=9*10^-14 Ф/см, ε_КВ=3,9)

 

 

3. Выбираем материал для затвора:

 

Материал – Pt (платина),

Работа выхода Ам-о=4,35 (эВ)

 

4. 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 пороговое напряжение 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.

 

8. 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:

 

 

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

 

Расчет производится по формуле:

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
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
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

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

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, 2002.

2. Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. – М., 1986.

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

 

4. Горюнов Н.Н. «Полупроводниковые приборы. Транзисторы»-1985г.

 

Приложение №1 – Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами