Структура транзистора.

Расчет параметров элементов схемы.

Для расчетов будем использовать следующие константы, величины и формулы.

- диэлектрическая проницаемость вакуума  - диэлектрическая проницаемость кремния  - удельная ёмкость подзатворного диэлектрика  - толщина окисла(по условию)  - диэлектрическая проницаемость окисла SiO2  - потенциал Ферми для n-канального КМОП-транзистора  - тепловой потенциал  - постоянная Больцмана  - комнатная температура  - заряд электрона  - собственная концентрация носителей в Si  - концентрация внедренных в канал n-канального КМОП - транзистора                              ионов - потенциал Ферми для p-канального КМОП - транзистора    - концентрация внедренных в канал p-канального КМОП-транзистора ионов - подвижность электронов вблизи поверхности. - подвижность дырок вблизи поверхности.

Расчет удельной емкости подзатворного диэлектрика, коэффициентов крутизны и размеров канала.

Удельная емкость подзатворного диэлектрика - C₀

Крутизну n-канального КМОП-транзистора:

Крутизна р-канального КМОП-транзистора:

Определим размеры канала:

Для оптимальной работы схемы должно выполняться равенство:

где ,  - ширина и длина канала n-канального КМОП-транзистора;

, - ширина и длина канала p-канального КМОП-транзистора;

По условию минимальный размер min = 5 мкм.

Пусть = 10 * min = 50мкм, = = 2 * min = 10 мкм.

Тогда выразим и найдем  из вышеуказанного равенства:

Расчет порогового напряжение n -канального КМОП-транзистора.

U_{пор- n} вычисляется по формуле:

 - потенциал Ферми для n-канального КМОП-транзистора.

 - разность работ выхода электронов из затвора и полупроводника подложки n-канального КМОП-транзистора.

- потенциал Ферми для затвора n-канального КМОП-транзистора

- концентрация внедренных в затвор n-канального КМОП-транзистора ионов

-плотность заряда на границе раздела Si - SiO₂ для структуры кремния;

 – удельная емкость подзатворного диэлектрика (найдено ранее)

Имея теперь все необходимые постоянные и величины, подставляем их в формулу для расчета порогового напряжения n-канального КМОП-транзистора и получаем его значение.

Расчет порогового напряжения p -канального КМОП-транзистора.

U_{пор- p} вычисляется по формуле:

- потенциал Ферми для p-канального КМОП-транзистора

 - разность работ выхода электронов из затвора и полупроводника подложки p-канального КМОП-транзистора:

 - потенциал Ферми для затвора p-канального КМОП-транзистора;

 - потенциал Ферми для подложки p-канального КМОП-транзистора;

Пороговое напряжение p-канального КМОП-транзистора.

.

Расчет емкостей.