Транзистор

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат

За темою:

Транзистор

Виконав: С. Андрій, 2ПР-1.

Поняття транзистора

Транзистор (від англ. Transfеr - переносити і резистор), напівпровідниковий прилад для посилення, генерування та перетворення електричних коливань, виконаний на основі монокристалічного напівпровідника (переважно Si або Ge), що містить не менше трьох областей з різною - електронної (n) і діркової ( p) - провідністю. Винайдено в 1948 американцями У. Шоклі, У. Браттейном і Дж. Бардіном. З фізичної структури і механізму управління струмом розрізняють транзистори біполярні (частіше називають просто транзисторами) і уніполярні (частіше називають польовими транзисторами). По-перше, що містять два або більше електронно-діркових переходу, носіями заряду служать як електрони, так і дірки, в других - або електрони, або дірки. Термін «транзистор» нерідко використовують для позначення портативних радіомовних приймачів на напівпровідникових приладах.

Принцип дії МДП-транзистора

Фізичною основою роботи МДП транзистора є ефект поля, який полягає в зміні концентрації вільних носіїв заряду в приповерхневій області напівпровідника під дією зовнішнього електричного поля.

Рис.1. Зонна діаграма МДП-структури. а) збагачення, V g> 0,  s> 0; б) збіднення, V g <0,  s <0, |  s | <|  0 |; в) інверсія, V g <<0,  s <0, |  0 | <|  s | <| 2  0 |-слабка інверсія, |  s |> | 2  0 |-сильна інверсія.

Струм в каналі МДН-транзистора, виготовленого на підкладці n-типу, обумовлений вільними дірками, концентрація яких r. Електричне поле Еy обсловлено напругою між стоком і витоком Vd. Відповідно до закону Ома щільність струму каналу

(1)

де q-заряд електрона, m p-рухливість і p (x)-концентрація дірок в каналі,. Проінтегруємо (1) по ширині Z і глибині Х каналу. Тоді інтеграл у лівій частині (1) дає повний струм каналу Id, а для правої отримаємо

(2)

Величина подінтегралом - є повний заряд дірок Qp в каналі на одиницю площі. Тоді Id = Wm pQp? dV / dy (3)

Знайдемо величину заряду дірок Qp. Запишемо рівняння електронейтральності для зарядів на одиницю площі у вигляді

Qм = Qох + Qp + QB (4)

Рис.2. Схема МОП-транзистора. V d = 0, V g <0.

Основними елементами конструкції МДП-транзистора є: 1) - дві сильно леговані області протилежної з підкладкою типу провідності, стік і джерело, 2) діелектричний шар, що відокремлює металевий електрод, затвор, від напівпровідникової підкладки і лежить над активною областю транзистора, інверсійним каналом, що з'єднує стік і джерело.

Особливості субмікронних МОН-транзисторів

Традиційна структура МОП-транзистора забезпечила зниження довжини затвора від 10 мкм в 70-х роках до 0,06 мкм в даний час шляхом простого масштабування, тобто зменшенням довжини затвора, товщини діелектрика і глибини залягання pn-переходів. Проте перехід проектних норм через кордон 130 нм в рамках традиційної конструкції наштовхується на фізичні обмеження. Таким чином, транзистори для технологій XXI століття повинні мати іншу структуру і використовувати нові матеріали для подзатворного діелектрика.

Зі зменшенням геометричних розмірів транзисторів знижується площа кристала, зменшуються паразитні ємності, поліпшується швидкодію і знижується енергоспоживання НВІС. За останні 30 років довжина затвора МОП-транзистора зменшилася в 200 разів (з 10 мкм на початку 70-х років до 60 нм в наші дні) [1]. В даний час комерційно доступною є технологія з мінімальними горизонтальними розмірами елементів 0,13 мкм, яка дозволила реалізувати масове виробництво мікропроцесорів Intel Pentium 4 з тактовою частотою більше 2,5 ГГц на МОП-транзисторах з довжиною каналу 60 нм і товщиною подзатворного оксиду 1,5 нм [1]. Відповідно до прогнозів Асоціації підприємств напівпровідникової індустрії NTRS, мінімальні розміри елементів будуть продовжувати швидко зменшуватися і до 2012 року досягнуть 50 нм.

Кожен технологічний крок у напрямку зменшення розмірів пов'язаний із зростанням проблем конструювання і виробництва, які доводиться вирішувати для забезпечення теоретично прогнозованих характеристик транзистора. Будь-яке поліпшення одних параметрів призводить до погіршення інших, причому зі зменшенням розмірів взаємний вплив параметрів стає все більш сильним.

Зі зростанням ступеня інтеграції НВІС і систем на кристалі збільшується частка чіпів, що містять аналогові блоки, які забезпечують взаємодію з навколишнім світом, необхідне для великих і функціонально закінчених систем. До транзисторам для аналогових і цифрових застосувань пред'являються суперечливі вимоги. Для цифрових НВІС порогове напруга не можна знижувати необмежено, оскільки при цьому збільшується подпороговой струм, який визначає споживання енергії НВІС у неактивному стані. Верхня межа порогового напруги обмежується чвертю від напруги живлення [2], яке намагаються знизити для зменшення споживаної потужності. Однак для аналогових схем ідеальним є нульовий порогове напруга V t = 0, що збільшує динамічний діапазон аналогової схеми, що визначається різницею між напругою на затворі і V t, тобто (V gs - V t).

Особливими вимогами до "аналоговим" транзисторам є також підвищена здатність навантаження (струм стоку в режимі насичення), лінійність і малі нелінійні спотворення на малому сигналі. Для диференціальних каскадів і струмового дзеркала важлива узгодженість характеристик транзисторів.

Основними проблемами мікромініатюризації МОП-транзисторів є тунелювання через затвор, інжекція гарячих носіїв в оксид, прокол між витоком і стоком, витоку в подпороговой області, зменшення рухливості носіїв у каналі, збільшення послідовного опору між витоком і стоком, забезпечення запасу між пороговою напругою і напругою живлення . Транзистор повинен мати слабку залежність порогового напруги від напруги на стоці, від довжини і ширини каналу, а також велику передатну провідність, великий вихідний опір, мале опору областей витоку і стоку і велику навантажувальну здатність. Ємності затвора і pn-переходів повинні бути мінімальні. Розкид параметрів техпроцесу, який зростає із зменшенням розмірів транзистора, не повинен знижувати відсоток виходу придатних кристалів.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
16.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Біполярний транзистор КТ3107
Аналіз производственнохозяйственной діяльності ППВП Транзистор
Аналіз производственнохозяйственной діяльності ППВП Транзистор 2
Шляхи підвищення ефективності використання основних засобів ППВП Транзистор 2
Шляхи підвищення ефективності використання основних засобів ППВП Транзистор
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru