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Title: Estudo experimental do OCTO SOI MOSFET para a implementação de circuitos integrados analógicos e digitais
Authors: Fino, L. N. S.
Advisor: Gimenez, S. P.
Issue Date: 2012
Abstract: Neste trabalho é estudado o inovador dispositivo OCTO SOI MOSFET (OSM) e suas devidas perspectivas de implementação em circuitos integrados analógicos e digitais. O OSM surgiu da necessidade de melhoria de determinadas características do dispositivo Diamante SOI MOSFET (DSM) como, por exemplo, a tensão de ruptura e a robustez contra descargas eletrostáticas (ESD). A evolução do dispositivo foi visualizada alterando-se o formato das extremidades da região de porta do dispositivo DSM (de formato hexagonal para octogonal) através da devida supressão percentual, representada pelo fator de corte (c) aplicada nas extremidades da região de porta. O comportamento elétrico do OSM foi verificado através de medidas experimentais e suas características elétricas são comparadas com o dispositivo DSM, considerando-se as mesmas condições de polarização e mesmo fator geométrico (W/L) e uma segunda análise é realizada comparando-se o dispositivo OSM e o dispositivo SOI MOSFET convencional (CSM), considerando-se as mesmas condições de polarização e mesma área de porta (AG). Basicamente, os dispositivos OSMs foram construídos com diferentes fatores de corte (c) (25%, 50% e 75%) e diferentes ângulos ? (53,1°, 90° e 126,9°). A análise comparativa entre o dispositivo OSM com fator de corte (c) igual a 25% e ângulo entre dreno/canal e canal/fonte ? igual a 53,1° com o dispositivo DSM com ângulo ? também igual a 53,1°, considerando as mesmas condições de polarização e o mesmo fator geométrico apresentou os seguintes resultados a favor do OSM: +18% considerando a corrente de dreno na região de triodo, +5% considerando a transcondutância máxima e +4,89% considerando a frequência de ganho de tensão unitário. Além disso, os seguintes parâmetros do OSM apresentaram os mesmos valores que o DSM equivalente, sendo eles: a corrente de dreno na região de saturação, a corrente de estado ligado, resistência série de estado ligado, tensão Early, a razão da transcondutância pela corrente de dreno em função da corrente de dreno normalizada pelo fator geométrico e o ganho de tensão intrínseco de um único transistor. No entanto, para os parâmetros a seguir o OSM com diferentes fatores de corte (c) e ângulo ? obtiveram um comportamento elétrico inferior ao DSM equivalente, sendo eles: corrente de estado desligado (12 vezes maior), a razão da corrente de estado ligado pela corrente de estado desligado (12 vezes menor) e a corrente de fuga (10 vezes maior). Vale ressaltar que o OSM apresentou os desempenhos mencionados acima, considerando uma área de porta (AG) de 21,43% menor, quando comparado ao DSM equivalente.
This paper presents the innovative device OCTO SOI MOSFET (OSM) and their applications in analog and digital integrated circuits. OSM arises to improve the robustness against electrostatic discharge (ESD), and the breakdown voltage of the Diamond SOI MOSFET (DSM). The device evolution was achieved changing the ends´s shape of the diamond gate region (from hexagonal to octagonal) by appropriate percentage suppression, represented by a cut factor (c) applied in the gate region. The electrical behavior of the OSM was verified by experimental measurements and their electrical characteristics are compared with the DSM device, considering the same bias conditions and the same geometric factor (W/L), a second analysis is performed by comparing the OSM device and the conventional SOI MOSFET (CSM), considering the same bias conditions and the same gate area (AG). Basically, the OSMs were developed with different cut factor (c) (25%, 50% and 75%) and different angles ? (53.1°, 90° and 126.9°). The comparative analysis between the OSM device considering a cut factor (c) equal to 25% and the angle ? (between the drain / channel and channel / source) equal to 53.1° with the DSM device with angle ? also equal to 53.1°, considering the same bias conditions and the same geometric factor showed the following results in favor for the OSM: +18% for the drain current in triode region, +5% for the maximum transconductance and +4.89% considering the unity gain frequency. In addition, the following OSM´s parameters had the same values observed in the equivalent DSM, such as: the drain current in the saturation region, the on state drain current, the on state resistance, the Early voltage, the ratio of the transconductance by the drain current and the voltage gain. However, for the following parameters with different factors the OSM with different cut factor (c) and angle ? had a lower electrical behavior if compared with the equivalent DSM, as follows: off-state current (12 times higher), the ratio of the on state current with the off state current (12 times smaller) and the leakage current (10 times higher). In addition the OSM presented these performances, considering a 21.43% gate area (AG) reduction when compared to the equivalent DSM.
Keywords: Circuitos integrados
Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor
Publisher: Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/420
Appears in Collections:Teses e Dissertações

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