Análise de capacitâncias em transistores SOI MOSFET de canal gradual
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2024
Autores
Lopes, Allan Oliveira
Orientador
Souza, M. de
Periódico
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Citação
LOPES, Allan Oliveira. Análise de capacitâncias em transistores SOI MOSFET de canal gradual. 2024. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2024. Disponível em: Texto na íntegra.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
MOSFET,GC SOI MOSFET,Simulações numéricas,Capacitâncias,Transcapacitâncias,Canal gradual
Resumo
Neste trabalho é apresentada uma análise das capacitâncias em transistores GC SOI MOSFET (Graded Channel semiconductor on Insulator Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) variando a relação do comprimento do canal do dispositivo que possui uma baixa dopagem em relação ao comprimento total (LLD/L), além de aspectos construtivos do dispositivo, como tSi(espessura do filme de silício sobre isolante), toxf (espessura do óxido de porta da primeira interface), assim como comprimento de canal L, por meio de simulações. Ao realizar estas mudanças na estrutura do dispositivo, são observados diversos aspectos referentes a como as capacitâncias se comportam à medida que a relação (LLD/L) é variada, e estudando as transcapacitâncias CGD, CGS e CGB e a capacitância total CGG. É possível observar qual das transcapacitâncias tem maior contribuição para a capacitância total do dispositivo, como ela se comporta a medida que a tensão aplicada a porta cresce, bem como a verificação sobre como ocorre a distribuição de cargas ao longo do canal para algumas polarizações, como valores de VGS abaixo, próximos e acima da tensão de limiar VTH, tanto para um valor de VDS baixo, como um valor elevado, com a presença de um campo elétrico horizontal intenso, podendo assim observar, que a partir de determinado tamanho de dispositivo, o canal gradual perde uma parte de suas características no canal do dispositivo.
No trabalho utilizou-se dos aparelhos de medição dispostos no Centro Universitário FEI e um chip com transistores de canal gradual a fim de observar também de maneira prática algumas das características que se desejava estudar. Então, utilizou-se da simulação para mudar as tecnologias e estruturas dos dispositivos estudados, a fim de estudar como cada mudança contribui para as características capacitivas do transistor, e como o canal gradual afetam o dispositivo
In this work, an analysis of capacitances in GC SOI MOSFET (Graded channel Silicon on Insulator Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), varying the ratio of the channel length of the device that has low doping in relation to the total length (LLD/L). This analysis also considers structural aspects of the device, such as tSi (thickness of the silicon film on insulator), tox (gate oxide thickness), dopant concentration, as well as the channel length (L). Making these changes to the device structure, various aspects related to how capacitances behave as the (LLD/L) ratio is varied are observed. The study includes the investigation of transcapacitances CGD, CGS, and CGB, and the total capacitance CGG. It examines which of the transcapacitances has a greater contribution to the total capacitance of the device, how it behaves as the applied gate voltage increases, and the charge distribution along the channel for different biases, such as VGS values below, near, and above the threshold voltage VTH, for a low VDS value as well as high VDS value, with an intense presence of horizontal electrical field which allow to observe that from certain size of the device, the graded channel lost some part of the characteristics inside the channel of the device The research employed measurement devices available at Centro Universitário FEI and a chip containing gradual channel transistors to observe some of the desired characteristics. Simulation was also utilized to modify the technologies and structures of the studied devices, aiming to investigate how each change contributes to the capacitive characteristics of the transistor
In this work, an analysis of capacitances in GC SOI MOSFET (Graded channel Silicon on Insulator Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), varying the ratio of the channel length of the device that has low doping in relation to the total length (LLD/L). This analysis also considers structural aspects of the device, such as tSi (thickness of the silicon film on insulator), tox (gate oxide thickness), dopant concentration, as well as the channel length (L). Making these changes to the device structure, various aspects related to how capacitances behave as the (LLD/L) ratio is varied are observed. The study includes the investigation of transcapacitances CGD, CGS, and CGB, and the total capacitance CGG. It examines which of the transcapacitances has a greater contribution to the total capacitance of the device, how it behaves as the applied gate voltage increases, and the charge distribution along the channel for different biases, such as VGS values below, near, and above the threshold voltage VTH, for a low VDS value as well as high VDS value, with an intense presence of horizontal electrical field which allow to observe that from certain size of the device, the graded channel lost some part of the characteristics inside the channel of the device The research employed measurement devices available at Centro Universitário FEI and a chip containing gradual channel transistors to observe some of the desired characteristics. Simulation was also utilized to modify the technologies and structures of the studied devices, aiming to investigate how each change contributes to the capacitive characteristics of the transistor