Teses e Dissertações
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- Estudo do casamento entre MOSFETs implementados com geometrias de porta não convencionais em ambientes de radiações de raios X(2020) Peruzzi, V. V.Esta tese de doutorado ilustra os estudos das variabilidades e dos descasamentos entre dispositivos dos MOSFET do tipo "N" (nMOSFETs) de geometria de porta hexagonal (DnM), octogonal (OnM) e retangular (CnM), considerando-se quatro tipos diferentes de polarizações destes nMOSFETs durante o procedimento das radiações ionizantes de raios-X: I- sem polarização elétrica ou com todos os terminais (fonte, porta, dreno e substrato) em aberto (Floating); II- com polarização elétrica dos dispositivos na condição de operação de estadoligado ou “chave-fechada” (On-state); III- com polarização dos dispositivos na condição de operação analógica ou operando como amplificador (Analog); IV- com polarização dos dispositivos na condição de operação de estado-desligado ou “chave-aberta” (Off-state). Considerando-se a polarização Floating, durante o procedimento das radiações ionizantes de raios-X, verificou-se que os DnMs com um ângulo a de 90° reduzem o descasamento entre dispositivos de 40,7 % para a tensão de limiar (VTH) e de 56,8 % para a inclinação de sublimiar (SS), respectivamente, em comparação aos valores encontrados nos CnMs equivalentes. Considerando-se a polarização On-state durante o procedimento das radiações ionizantes de raios-X, observa-se que os OnMs com um ângulo a de 90° e fator “c” de 50% melhoram o casamento entre dispositivos de 57,4% para a VTH e de 54,9% para a SS em comparação àqueles encontrados nos CnMs equivalentes. Nas condições Analog e Off-state durante o procedimento das radiações ionizantes de raios-X, os DnMs e OnMs mostraram um melhor casamento entre dispositivos em comparação aos obtidos com os CnMs equivalentes e com um nível de acerto de 95%. Durante o procedimento das radiações ionizantes de raios-X no modo Floating, a máxima dose total ionizante (TID) utilizada foi da ordem de até 4,5 Mrad. Ademais, durante os procedimentos das radiações ionizantes de raios-X nos modos On-State, Off-State e Analog, as máximas TIDs utilizadas foram de 200 krad para os modos On-State e Analog e 20 krad para o modo Off-State. Portanto, os estilos de leiaute dos tipos Diamante e Octo, podem ser considerados como estratégias alternativas de leiaute para a implementação de MOSFETs a fim de potencializar suas tolerâncias às radiações ionizantes de raios–X, visando às aplicações em circuitos integrados (CIs) implementados com a tecnologia de fabricação do tipo Metal-ÓxidoSemicondutor Complementar (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS).
Dissertação Estudo comparativo experimental entre o casamento do SOI nMOSFETs do tipo diamante do tipo diamante e dos seus respectivos convencionais equivalentes(2013) Peruzzi, V. V.O MOSFET de geometria de porta hexagonal (estilo de leiaute do tipo Diamante) foi especialmente projetado com o objetivo de melhorar o desempenho elétrico desses transistores, em comparação ao transistor de geometria de porta convencional (retangular). Havia sido proposto inicialmente um modelo analítico para a corrente de dreno do MOSFET do tipo Diamante, que levava em consideração apenas o efeito de canto longitudinal (Longitudinal Corner Effect, LCE) e através deste trabalho de dissertação de mestrado foi desenvolvida uma nova versão para esse modelo, que é mais precisa, e que leva em consideração o efeito da associação paralela de SOI nMOSFETs com diferentes comprimentos de canais (Parallel Association of SOI nMOSFETs with Different Channel Lenghts Effect, PAMDLE). O efeito PAMDLE tem a capacidade de reduzir o comprimento efetivo de canal de um MOSFET do tipo Diamante em relação ao seu equivalente convencional, considerando que ambos apresentam a mesma área de porta. Além disso, este novo modelo analítico para a corrente de dreno tem a capacidade de predizer o comportamento elétrico do SOI MOSFET do tipo Diamante em relação ao comportamento do seu equivalente convencional, com um erro máximo inferior a 10% para a maioria dos parâmetros estudados nesse trabalho. Adicionalmente, como foco principal deste trabalho, foi realizado o estudo comparativo experimental do casamento entre os SOI nMOSFETs do tipo Diamante e os Convencionais equivalentes, decorrente da variação do processo de fabricação CMOS de circuitos integrados (CIs), considerando-se a mesma área de porta e as mesmas condições de polarização. Observou-se que os SOI nMOSFET do tipo Diamante com ângulos a iguais a 53,1°, 90°, 126,9° e 143,1° conseguem produzir sempre os melhores casamentos entre dispositivos em relação aqueles observados nos SOI nMOSFETs Convencionais equivalentes, em média um melhor casamento em torno de 30,1%, 31,5%, 14,9% e 16,9%, respectivamente. Um outro trabalho realizado foi o estudo da predição dos valores médios dos parâmetros dos SOI nMOSFET do tipo Diamante através do modelo analítico que foi desenvolvido para o transistor do tipo Diamante, utilizando-se os dados experimentais dos SOI nMOSFETs Convencionais equivalentes, com o objetivo de fornecer informações sobre o comportamento do SOI nMOSFET do tipo Diamante aos projetistas de circuitos integrados, conhecendo-se somente os dados experimentais dos seus equivalentes convencionais. Pode-se verificar que, para todos os ângulos a da estrutura do tipo Diamante estudados, o modelo analítico da corrente de dreno é capaz de predizer os seus valores médios com um erro máximo de cerca de 9%. Neste trabalho também foi desenvolvida uma nova metodologia de validação para o modelo analítico proposto da corrente de dreno do MOSFET do tipo Diamante, que leva em consideração o LCE e o PAMDLE, através do uso dos testes estatísticos de Anderson - Darling e t-Student, respectivamente. Verificou-se que o modelo da corrente de dreno do SOI nMOSFET do tipo Diamante, que usa os dados experimentais dos SOI nMOSFETs do tipo Convencional, apresenta praticamente a mesma média que aquelas extraídas dos parâmetros elétricos dos SOI nMOSFETs do tipo Diamante para os ângulos a iguais a 53,1°, 90°, 126,9° e 143,1°, em 100% dos casos analisados.