Приложение №1 – Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами
ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра электронной техники
Курсовая работа
по дисциплине «Микроэлектроника»
на тему: «Расчет интегрального МОП-транзистора»
Выполнил: Лаптев М. А.
студент 3-его курса
шифр: 608238
Проверил: Берикашвили В. Ш.
Москва, 2011г.
Оглавление
Исходные данные на курсовую работу: 3
Введение. 4
Расчетно-конструкторская часть: 5
Заключение. 11
Список литературы: 12
Приложение №1 – Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами. 13
Приложение №2 – Чертёж стандартного корпуса интегральной схемы в двух проекциях. 14
Исходные данные на курсовую работу:
Номер варианта | Тип материала | Тип проводимости канала | Icmax,мА | Up,В | Qos, ![]() |
Кремний | n | 0,5 |
Введение
Простота конструкции МОП-транзистора и высокая плотность упаковки элементов в изготавливаемых на его основе интегральных схемах определили большое значение этих приборов для электронной промышленности, особенно при производстве цифровых схем.
Структура n-канального МОП-транзистора приведена на рис. 1. Транзистор состоит из МОП-структуры с затвором и содержит поверхностный инверсный слой (канал) между двумя диффузионными областями n+ -типа. Если инверсный канал p-типа у поверхности отсутствует, то эти диффузионные области отделены друг от друга обратно-смещёнными p-n-переходами и не имеют электрической связи друг с другом. При наличии инверсного канала между областями n+ -типа образуется электрическая связь, и при приложении напряжения между этими областями, электроны из области, называемую стоком. В p- канальных МОП-транзисторах носителями заряда являются дырки, которые из истока через канал входят в сток.
Рис. 1. Структура МОП-транзистора.
На рис. 1. приняты следующие обозначения: xos – толщина слоя окисла, L – длина, W – ширина канала.
Расчетно-конструкторская часть:
1. Расчет толщины подзатворного слоя окисла (SiO2):
(UZ=3 B, EB=4*106В/см),
![]() |
![]() |
2. Расчет удельной ёмкости подзатворного слоя окисла:
(ε0=9*10-14 Ф/см, εКВ=3,9)
![]() |
![]() |
3. Выбираем материал для затвора:
Материал – Pt (платина),
Работа выхода Ам-о=4,35 (эВ)
4. Выбираем тип кремниевых пластин для ИС:
Тип пластины – n-тип
Концентрация примеси Nf=1,4*1018 см-3
5. Расчет порогового напряжения МОП-транзистора:
(k=1,38*10-23 Дж/К, Т=300 К, q=1,6*10-19 Кл, ni=2*1010 см-3, ε=12)
Для расчета порогового напряжения МОП-транзистора необходимо рассчитать:
· работу выхода кремний окисел Аsi-o:
![]() |
· разность потенциалов выхода:
![]() |
![]() |
· максимальный поверхностный потенциал:
![]() |
![]() |
Расчет порогового напряжения:
(B)
6. Сравнение рассчитанного пороговое напряжение с заданным. Необходимые условия для продолжения расчета:
UТрасч<UТзадан;
Проверяем:
Верно
7. Расчет геометрических размеров канала, т. е. его длина L и ширина W.
Для начала необходимо рассчитать поверхностную подвижность:
(µn=1400См2/(В*с))
2/(В*с)
Если , то L=(5…10) мкм, W=Const*L
Ширина W=7*10-6 м,
Длина L=6.911*10-6 м.
8. Определение параметров областей истока и стока.
Высота слоя h=1мкм
Длина слоя a=4 мкм
b=W
Рассчитываем постоянную времени транзистора:
![]() |
![]() |
Рассчитываем граничную частоту МОП-транзистора:
![]() |
9. Расчет и построение стоко-затворных и стоковых характеристик транзистора:
Расчет производится по формуле:
Заполняем таблицу для построения стоко-затворных характеристик:
Ud=4B | Id,А | 7,411*10-6 | 7,25*10-7 | 1,039*10-6 | 8,353*10-6 | 2,267*10-5 | 2,953*10-4 | 4,353*10-4 |
Ug,В | ||||||||
Ud=5B | Id,А | 7,411*10-6 | 7,25*10-7 | 1,039*10-6 | 8,353*10-6 | 2,267*10-5 | 3,516*10-4 | 5,266*10-4 |
Ug,В | ||||||||
Ud=10B | Id,А | 7,411*10-6 | 7,25*10-7 | 1,039*10-6 | 8,353*10-6 | 2,267*10-5 | 5,281*10-4 | 8,781*10-4 |
Ug,В |
Рис. 2. Стоко-затворные характеристики транзистора.
Для трех значений напряжений на затворе UG рассчитываем и строим стоковые характеристики.
Ug=1B | Id,мА | 6,206*10-5 | 1,384*10-4 | 4,519*10-4 |
Ud,В | ||||
Ug=2B | Id,мА | 4,106*10-5 | 1,034*10-4 | 3,819*10-4 |
Ud,В | ||||
Ug=3B | Id,мА | 2,006*10-5 | 6,843*10-5 | 3,119*10-4 |
Ud,В |
Рис. 3. Стоковые характеристики транзистора.
Заключение.
В данном курсовом проекте по заданию преподавателя необходимо было спроектировать и рассчитать интегральный МОП-транзистор. Данное задание было мною проделано и изложено в курсовом проекте.
Список литературы:
1. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы. – СПб.: Лань, 2002.
2. Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. – М., 1986.
3. Берикашвили В.Ш., Оськин С.П.- Твердотельные приборы и микроэлектроника (методические указания), МГОУ-2011г.
4. Горюнов Н.Н. «Полупроводниковые приборы. Транзисторы»-1985г.
Приложение №1 – Структура МОП-транзистора с рассчитанными размерами