modelos mosfet jacobus w. swart. potencial de fermi e concentrações n e p -n-n p
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Modelos MOSFET
Jacobus W. Swart
Potencial de Fermi e concentrações n e p
kT
EE
i
iF
.enn
kT
EE
i
Fi
enp
.
i
DFn n
N
q
kTln
i
AFp n
N
q
kTln
- n p
kTq
AS
FS
eNn)2(
SOXFBGB VVV
O
DI
O
SOX C
C
QV
DFFBGBOI QVVCQ )2(
SSiAD NqQ .2
VT – Tensão de Limiar Clássica
FASiO
FFBT NqC
VV .2....2.1
.2
FS .2
i
AF n
N
q
kTln
MSO
OFB C
QV
ox
oxO t
C
Diodo Controlado por Portaou MOS de 3 Terminais:
SASiD NqQ ...2
).2.(...2.1
.2 FDASiO
FDFBTB VNqC
VVV
Modelos I-V
)()( yyVVV SOXFBGB )(.2)( yVy FS
O
DI
O
SOX C
C
QyV
)(
)()](2[)( yQyVVVCyQ DFFBGBOI
)](2[.2)( yVNqyQ FSiAD
)](2[..2)](2[)( yVNqyVVVCyQ FASiFFBGBOI
Modelo de Lei Quadrática,
Shichman e Hodges ou SPICE Nível 1
)2(.2)( SBFSiAD VNqyQ
)2(..2)](2[)( SBFASiFFBGBOI VNqyVVVCyQ
)]([)( yVVVCyQ TGBOI
)(.)( ydRIydV D
dy
dxW
ydRix
0
1
1)(
nq n .
1
In
x
n Qdy
Wdxxqn
dy
W
ydR
i
0
)()(
1
InD QW
dyIydV
)(
)(ydVQWdyI InD
)(00
ydVQWdyIDSV
In
L
D
)(0
ydVQL
WI
DSV
InD
)()]()[(0
ydVyVVVCL
WI
DSV
YSTGSOnD
DSDS
TGSOnD VV
VVCL
WI ]
2)[(
)( TGSDSsat VVV
Variação de V(y)
Saturação:
2)(2 TGSOnDsat VVCL
WI
Modelo de Carga de Corpo,
Ihantola e Moll ou SPICE nível 2. )](2[..2)](2[)( yVNqyVVVCyQ FASiFFBGBOI
)(0
ydVQL
WI
DSV
InD
2
32
3)2()2(
2
3
2)
22( SBFSBFDS
O
ASiDS
DSFFBGSOnD VVV
C
NqV
VVVC
L
WI
ASi
FBGSO
O
ASiFFBGSDSsat Nq
VVC
C
NqVVV
)(2
11)2(2
2
Corrente Sub-Limiar
)1()(
' kTqV
nkTVVq
MD
DSTGS
eeIL
WI
2
'
22
2
q
kT
V
NqI
SBF
ASM
SBF Vn
221
)1.0()( ''DGSDGS IVIVS
max
1lndox
oxSi
x
t
q
kTS
ASiO
NqC
...2.1
Efeitos Secundários Importantes:
a) Variação da Mobilidade
SBBTGS VVV
)(10
b) Efeito de Polarização de Substrato
).2(.2 SBFFFBT VVV
ASiO
NqC
...2.1
Medir VT para várias polarizações de VSB
Importante para transistores em série!
c) Modulação do Comprimento
Efetivo de Canal
)1()(2
2DSTGSOnDsat VVVC
L
WI
d) Efeito de Temperatura
e) Isolação entre MOSFETs em
Circuitos Integrados
f) Manipulação Destrutiva de MOSFETs
BEox~ 2E7 V/cm
Portanto: t = 2 nm BV ~ 20 V
Temos também:
Q V
Necessitamos circuitos de proteção
OCA
QV
.
Tipos de MOSFET’s
Símbolos de MOSFET’s
Capacitâncias p/ ac e transitórios:
Capacitâncias Intrínsecas
Capacitâncias Parasitárias:a) sobreposição de porta sobre fonte e dreno
WLt
CC Sox
oxGDOGSO ..
LS = LD = difusão lateralde fonte e dreno
b) Sobreposição de porta sobre região de campo
LWt
Ccampoox
oxGBO ..
/
c) Junções de fonte e dreno:de fundo e de perímetro
Mjsw
bi
SBjswS
M
bi
SBjSSB V
VCP
V
VCAC
j
1..1.. 00
A = área da junçãoC = cap./unid.áreaM = coef. graduaçãobi
ASij V
NqC
20