Транзисто
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Реферат
По теме:
Транзистор
Выполнил: С. Андрей, 2ПР-1.
Понятие транзистора
Транзистор (от англ. transfеr — переносить и резистор), полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, выполненный на основе монокристаллического полупроводника (преимущественно Si или Ge), содержащего не менее трех областей с различной — электронной ( n) и дырочной ( p) — проводимостью. Изобретен в 1948 американцами У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином. По физической структуре и механизму управления током различают транзисторы биполярные (чаще называют просто транзисторами) и униполярные (чаще называют полевыми транзисторами). Во-первых, содержащих два или более электронно-дырочных перехода, носителями заряда служат как электроны, так и дырки, во вторых — либо электроны, либо дырки. Термин «транзистор» нередко используют для обозначения портативных радиовещательных приемников на полупроводниковых приборах.
Принцип действия МДП-транзистора
Физической основой работы МДП транзистора является эффект поля, который состоит в изменении концентрации свободных носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под действием внешнего электрического поля.
Рис.1. Зонная диаграмма МДП-структуры. а) обогащение, Vg>0, s>0; б) обеднение, Vg<0, s<0,| s|<| 0|; в) инверсия, Vg<<0, s<0,| 0|<| s|<|2 0| -слабая инверсия,| s|>|20|-сильная инверсия.
Ток в канале МДП-транзистора, изготовленного на подложке n-типа, обусловлен свободными дырками, концентрация которых r. Электрическое поле Еy обсловлено напряжением между стоком и истоком Vd. Согласно закону Ома плотность тока канала
(1)
где q-заряд электрона, m p-подвижность и p(x)-концентрация дырок в канале,. Проинтегрируем (1) по ширине Z и глубине Х канала. Тогда интеграл в левой части (1) дает полный ток канала Id, а для правой получим
(2)
Величина подинтегралом - есть полный заряд дырок Qp в канале на единицу площади. Тогда Id= Wm pQp? dV/dy (3)
Найдем величину заряда дырок Qp. Запишем уравнение электронейтральности для зарядов на единицу площади в виде
Qм = Qох + Qp + QB (4)
Рис.2. Схема МОП-транзистора. Vd=0, Vg<0.
Основными элементами конструкции МДП-транзистора являются:1)- две сильно легированные области противоположного с подложкой типа проводимости, сток и исток; 2) диэлектрический слой, отделяющий металлический электрод, затвор, от полупроводниковой подложки и лежащий над активной областью транзистора, инверсионным каналом, соединяющим сток и исток.
Особенности субмикронных МОП-транзисторов
Традиционная структура МОП-транзистора обеспечила снижение длины затвора от 10 мкм в 70-х годах до 0,06 мкм в настоящее время путём простого масштабирования, то есть уменьшением длины затвора, толщины диэлектрика и глубины залегания p-n-переходов. Однако переход проектных норм через границу 130 нм в рамках традиционной конструкции наталкивается на физические ограничения. Таким образом, транзисторы для технологий XXI века должны иметь иную структуру и использовать новые материалы для подзатворного диэлектрика.
С уменьшением геометрических размеров транзисторов снижается площадь кристалла, уменьшаются паразитные ёмкости, улучшается быстродействие и снижается энергопотребление СБИС. За последние 30 лет длина затвора МОП-транзистора уменьшилась в 200 раз (с 10 мкм в начале 70-х годов до 60 нм в наши дни) [1]. В настоящее время коммерчески доступной является технология с минимальными горизонтальными размерами элементов 0,13 мкм, позволившая реализовать массовое производство микропроцессоров Intel Pentium 4 с тактовой частотой более 2,5 ГГц на МОП-транзисторах с длиной канала 60 нм и толщиной подзатворного окисла 1,5 нм [1]. В соответствии с прогнозами Ассоциации предприятий полупроводниковой индустрии NTRS, минимальные размеры элементов будут продолжать быстро уменьшаться и к 2012 году достигнут 50 нм.
Каждый технологический шаг в направлении уменьшения размеров сопряжён с ростом проблем конструирования и производства, которые приходится решать для обеспечения теоретически прогнозируемых характеристик транзистора. Любое улучшение одних параметров приводит к ухудшению других, причём с уменьшением размеров взаимное влияние параметров становится всё более сильным.
С ростом степени интеграции СБИС и систем на кристалле увеличивается доля чипов, содержащих аналоговые блоки, которые обеспечивают взаимодействие с окружающим миром, необходимое для крупных и функционально законченных систем. К транзисторам для аналоговых и цифровых применений предъявляются противоречивые требования. Для цифровых СБИС пороговое напряжение нельзя снижать неограниченно, поскольку при этом увеличивается подпороговый ток, который определяет потребление энергии СБИС в неактивном состоянии. Верхний предел порогового напряжения ограничивается четвертью от напряжения питания [2], которое стараются снизить для уменьшения потребляемой мощности. Однако для аналоговых схем идеальным является нулевое пороговое напряжение Vt = 0, что увеличивает динамический диапазон аналоговой схемы, определяемый разностью между напряжением на затворе и Vt, то есть (Vgs – Vt).
Особыми требованиями к "аналоговым" транзисторам являются также повышенная нагрузочная способность (ток стока в режиме насыщения), линейность и малые нелинейные искажения на малом сигнале. Для дифференциальных каскадов и токового зеркала важна согласованность характеристик транзисторов.
Основными проблемами микроминиатюризации МОП-транзисторов являются туннелирование через затвор, инжекция горячих носителей в окисел, прокол между истоком и стоком, утечки в подпороговой области, уменьшение подвижности носителей в канале, увеличение последовательного сопротивления между истоком и стоком, обеспечение запаса между пороговым напряжением и напряжением питания. Транзистор должен иметь слабую зависимость порогового напряжения от напряжения на стоке, от длины и ширины канала, а также большую передаточную проводимость, большое выходное сопротивление, малое сопротивления областей истока и стока и большую нагрузочную способность. Емкости затвора и p-n-переходов должны быть минимальны. Разброс параметров техпроцесса, который растёт с уменьшением размеров транзистора, не должен снижать процент выхода годных кристаллов.
2. 02- 820-8016 ФОРМУВАННЯ ХУДОЖНЬОЇ КУЛЬТУРИ УЧНІВ ЗАГАЛЬНООСВІТНЬОЇ ШКОЛИ ЗАСОБАМИ МИСТЕЦТВА СЛОВА
3. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук1
4. экономического развития Белгородской области
5. тема национальных счетов это система взаимосвязанных показателей и классификаций например в виде таблиц
6. Инновационный менеджмент Выполнили студенты гр
7. Можно выделить следующие виды дифференциации-
8. Ягражданин РФ или указываете Ваш городрайонрегион Отправляем также обращение по почте продублир
9. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ по курсу Организация деятельности участкового у
10. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ СПЕЦИАЛЬНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ Расчет системы противопожарного водоснабжения объекта
11. Анализ минимизации банковских рисков
12. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Тернопіль ~
13. фрагмент действительности на который направлена познавательная или практическая деятельность то есть
14. Тема- История энергетики Приморья Выполнил студент Очного отделения Спе
15. на тему- нализ объема производства и эффективности деятельности предприятия Выполнил студент
16. по теме Древний Рим Вариант 1 А1
17. то подчеркнуть свою принадлежность к какимлибо социальным группам и т.
18. і Темперамент на відміну від інших особливостей психіки є відносно стійким оскільки його фізіологічною о
19. Тема- Технологія створення та редагування електронних таблиць
20. ВТ СР ЧТ.html