Föreläsning 11 Fälteffekttransistor II

Relevanta dokument
( y) ( L) Beräkning av ström nmos: Lång kanal (L g >1µm) di dy. Oxid U GS U DS. Kanal. 0<U cs (y)<u DS. Lös med:

Föreläsning 13 Fälteffekttransistor III

Pla$kondensator - Fälteffekt

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Beskrivande uppgifter: I: Vad skiljer det linjära området och mättnadsområdet i termer av inversionskanal?

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar

nmosfet och analoga kretsar

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 2 Transistorn del 2

Föreläsning 2 - Halvledare

Formelsamling för komponentfysik. eller I = G U = σ A U L Småsignalresistans: R = du di. där: σ = 1 ρ ; = N D + p n 0

Elektronik 2017 EITA35

Tentamen i Komponentfysik ESS030, ETI240/0601 och FFF090

Föreläsning 8. MOS transistorn. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT HT09/BM

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Formelsamling för komponentfysik

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Föreläsning 8. MOS transistorn Förstärkare med MOS transistorn Exempel, enkel förstärkare med MOS. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT VT11/BM

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Lösningar Tenta

Föreläsning 2 - Halvledare

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Varför Komponentfysik? Hålltider --- Ellära, Elektriska fält och potentialer

Tentamen i komponentfysik

Introduktion till halvledarteknik

Välkomna till kursen i elektroniska material!

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Föreläsning 11 Bipolära Transistorer I. BJT Bipolar JuncDon Transistor. FunkDon bipolär transistor. DC operadon, strömförstärkning

Nanoelektronik. FAFA10 Kvantfenomen och nanostrukturer HT Martin Magnusson.

Grindar och transistorer

Laboration 6. A/D- och D/A-omvandling. Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

Labb-PM MCC086 Mikroelektronik 2016

12. Kort om modern halvledarteknologi

12. Kort om modern halvledarteknologi

FÖRELÄSNING 3. Förstärkaren. Arbetspunkten. Olika lastresistanser. Småsignalsschemat. Föreläsning 3

Digital IC konstruktion

Föreläsning 10 (MOS)-Fälteffekttransistor I

Välkomna till kursen i elektroniska material! Martin Leijnse

I: Beskriv strömmarna i en npn-transistor i normal mod i de neutrala delarna av transistorn.

Vad är elektricitet?

Halvledare. Periodiska systemet (åtminstone den del som är viktig för en halvledarfysiker)

CMOS-inverteraren. CMOS-logik. Parasitiska kapacitanser. CMOS-variationer: Pseudo-NMOS och PTL

Introduktion till halvledarteknik

Elektronik. MOS-transistorn. Översikt. Då och nu. MOS-teknologi. Lite historik nmosfet Arbetsområden pmosfet CMOS-inverterare NOR- och NAND-grindar

Utredande uppgifter. 2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de tre fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

12. Kort om modern halvledarteknologi

2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de två fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

Physics to Go! Part 1. 2:a på Android

Utredande uppgifter: I: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor. II: Vad är orsaken till strömförstärkningen i normal mod?

Vad är elektricitet?

Praktisk beräkning av SPICE-parametrar för halvledare

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

Digital IC konstruktion

MOSFET:ens in- och utimpedanser. Småsignalsmodeller. Spänning- och strömstyrning. Stora signaler. MOSFET:ens högfrekvensegenskaper

Appendix A: Modelltyper

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Olika sätt att bygga förstärkare. Differentialförstärkaren (översikt) Strömspegeln. Till sist: Operationsförstärkaren

Digital IC konstruktion

Digital IC konstruktion

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

Föreläsning 12 Bipolära Transistorer II. Funk<on bipolär transistor

Repetition: Nätanalys för AC. Repetition: Elektricitetslära. Repetition: Halvledarkomponenterna

Rättade inlämningsuppgifter hämtas på Kents kontor Föreläsning 4 Må , Kent Palmkvist To ,

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen.

Digital IC konstruktion

Elektronik 2018 EITA35

Halvledare. Transistorer, Förstärkare

Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 11 januari 2013

Om inget annan anges gäller det rumstemperatur, d.v.s. T =300K, termisk jämvikt och värden som inte ges i uppgiften hämtas från formelsamlingen.

Laboration: pn-övergången

Föreläsning 3 Extrinsiska Halvledare

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Digital IC konstruktion

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 1 Transistorn del 1

Fasta tillståndets fysik FFFF05

Elektriska och magnetiska fält Elektromagnetiska vågor

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors Transistorswitchen. Laboration E25 ELEKTRO

Elektronik 2015 ESS010

Komponentfysik ESS030. Den bipolära transistorn

Kapacitansmätning av MOS-struktur

Laboration N o 1 TRANSISTORER

Design av digitala kretsar

FÖRELÄSNING 8. Översikt på mikrochipsteknologi. I/O-kretsar. Mikrochipstillverkning. Föreläsning 8

Fördröjningsminimering vid buffring. ON-resistansen. Energiåtgång och effektförbrukning i CMOS. RAM-minnet

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

Tentamen i komponentfysik Halvledare 6,0p. 2. Dioder 7,5p.

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen oktober 2006

Digitalteknik EIT020. Lecture 15: Design av digitala kretsar

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

Tentamen i Elektronik 5hp för E2/D2/Mek2

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Fysik TFYA68. Föreläsning 5/14

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Digital- och datorteknik

Övningsuppgifter i Elektronik

Förstärkarens högfrekvensegenskaper. Återkoppling och stabilitet. Återkoppling och förstärkning/bandbredd. Operationsförstärkare.

Transkript:

Föreläsning 11 Fälteffekttransistor Fälteffekt Tröskelspänning Beräkning av strömmen Storsignal, D Kanallängdsmodulation Flatband-shift pmosfet 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 1

Komponentfysik - Kursöversikt Bipolära Transistorer pn-övergång: kapacitanser Optokomponenter pn-övergång: strömmar Minnen: Flash, DRAM MOSFET: strömmar MOSFET: laddningar pn-övergång: nbyggd spänning och rymdladdningsområde Dopning: n-och p-typ material Laddningsbärare: Elektroner, hål och ferminivåer Halvledarfysik: bandstruktur och bandgap Ellära: elektriska fält, potentialer och strömmar 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013

Plattkondensator - Fälteffekt gs =1V gs =0V gs =V gs =3V + + + + + + + + + + + + + Metall P-typ halvledare Joniserade acceptoratomer (N A ) Hål Elektroner 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 3

Tröskelspänning stark inversion yta F Spänning över iden F r N e 0 A F n yta =p p0 =N A + Q - N Spänning över halvledaren 0 t F ln t N n i A -q th q F Laddning vid stark inversion: Q N N Q ( 0 ) 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 4

Metal-Oxid-Semiconductor Field Effect Transistor Gate = 0.V 0.4V 1.0V Source solator SiO Drain N ++ N ++ P-typ semiconductor 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 5

minuters övning + solator SiO N ++ N ++ y=0 y=l y En nmosfet är biaserad i mättnadsområdet. Vilket värde har d (y)/dy mellan y=0 och y=l? 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 6

Fälteffekttransistor - nmosfet - Geometri Z Oxid Gate Stark nversion DX tjockt ledande lager vid ytan Source Kanal Drain x L y Z DX Q N (y) V 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 7

Beräknig av ström nmos: Lång kanal (L g >1µm) Oxid 0< cs (y)< y Kanal ε Q N th y ( y) Z ε Q y y n y ( y) N y Lös med: cs cs d dy (0) 0 ( L) 0 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 8

Ström och kanal linjära området 5 Drainström (ma) 4 3 1 0 = - th 0 gs < th Zn L th gs > th > th + gs 0 1 3 4 5 6 Drainspänning (V) 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 9

Ström och kanal mättnadsområdet Drainström (ma) 5 4 3 1 = - th, sat Zn L Pinch off: oberoende av 0 Q N 0 1 3 4 5 6 < - th Drainspänning (V) th ( y) Q N 0 = - th th > - th Q N L 0 QN th ( y) L 0 Q N 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 10

minuters övning negativa A B + V gs + D - Drain 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 01 11

Drainström (ma) 5 4 3 1 0 Linjära området th = - th Mättnadsområdet 0 1 3 4 5 6 Drainspänning (V) Ström ideal nmos Drainström (ma) 4.5 4 3.5 3.5 1.5 1 0.5 0 > G =0 0 1 3 4 Gatespänning (V) Strypd ( < ) Z n L th Biaseras så att: > - th > th Mättnadsområdet, sat Zn L th 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 1

Exempel - nmos =1.0 V =3 mf/m µ n =0.135 m /Vs L=5 µm Z=50 µm Beräkna strömmen för 1) =0.5, 1, & 3V om =0V ) =0.5, 1, & 3V om =.5V Linjära området Zn L Mättnadsområdet, sat Zn L 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 13

Ström icke ideal nmos, kanallängdsmodulation 5 Drainström (ma) 4 3 1 Kanallängdsmodulation i mättnadsområdet Ger utgångskonduktans typiskt 0.005-0.05 V -1 0 0 1 3 4 5 6 Drainspänning (V), sat Zn 1 L V 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 14

Exempel nmos med utgångdkonduktans =1.0 V =3 mf/m µ n =0.135 m /Vs L=5 µm Z=50 µm =0.0 V -1 Beräkna strömmen för 1) =0.5, 1, & 3V om =0V ) =0.5, 1, & 3V om =.5V Linjära området Zn L Mättnadsområdet, sat Zn L 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 15

D Storsignalmodell, mättnadsområdet G G gate gate + - + - deal: Bara om: > th > + th Source cke deal: drain k ( - th ) drain ds ds Source (1+ ) k( - th ) Drainström (ma) 4.5 4 3.5 > - th 3.5 1.5 1 0.5 0 0 1 3 4 Gatespänning (V) k Z L G = 0 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 16

Flatband-shift F r 0N Ae F deal MOSFET fb F r N e 0 A F Verklig MOSFET E E E E i E i E i E Fgate E Fsub E V E Fgate E Fsub E V E Fgate E Fsub E V 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 17

minuter övning. nmosfet inverterad + Skissa -V om vi har SD biaserat en nmosfet inverterad! + SD > 0 GD > 0 pinch-off SD Linjärt Mättnad ökar n-mosfet n-mosfet SD 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 18

PMOS Gate = - 0.V 0.4V 1.0V Source solator SiO Drain =-1V P ++ P ++ N-typ semiconductor Attrahera hål vid ytan slås på då är negativ! Korrekt operation - < 0V 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 19

nmos och pmos +.0 V nmos: positiv positiv Strömmen flyter från drain till source +.0 V SD > 0 pmos: negativ negativ SD positiv Strömmen flyter från source till drain < 0 Linjärt pinch-off p-mosfet Mättnad ökar minskar Mättnad n-mosfet pinch-off Linjärt 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 0

Sammanfattning Z: MOSFETs bredd (m),sat : mättnadsströmmen efter pinchoff (A) : kanallängsmodulationsfaktor (V -1 ) 013-05-03 Föreläsning 11, Komponentfysik 013 1