пороговое напряжение
2.57 пороговое напряжение (voltage threshold): Уровень напряжения, установленный на электронном компараторе, выше которого будут распознаны сигналы.
Примечание — Пороговое напряжение может быть регулируемым пользователем, фиксированным или автоматически плавающим.
Смотри также родственные термины:
72 пороговое напряжение (жидкокристаллического знакосинтезирующего индикатора); Uпор:
Значение управляющего напряжения жидкокристаллического знакосинтезирующего индикатора, при котором начинают проявляться электрооптические эффекты.
27. Пороговое напряжение в обратном проводящем состоянии тиристора
E. Reverse conducting threshold voltage
F. Tension de seuil à l’état conducteur dans le sens inverse
Значение напряжения тиристора, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации характеристики обратного проводящего состояния с осью напряжения
38. Пороговое напряжение выпрямительного диода
D. Schleusenspannung der Diode
E. Threshold voltage
F. Tension de seuil
Значение постоянного прямого напряжения выпрямительного диода в точке пересечения с осью напряжений прямой линии, аппроксимирующей вольт-амперную характеристику в области больших токов
2. Пороговое напряжение при КР (sкр) — напряжение, выше которого трещины от КР возникают и растут при определенных условиях испытания.
17. Пороговое напряжение тиристора
E. On-state threshold voltage
F. Tension de seuil à l’état passant
Значение напряжения тиристора, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации характеристики открытого состояния с осью напряжения
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .
Полезное
Смотреть что такое «пороговое напряжение» в других словарях:
пороговое напряжение — для явления растрескивания от коррозии под напряжением. Критическое напряжение при начале трещинообразования от коррозии под напряжением при определенных условиях. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN threshold… … Справочник технического переводчика
Пороговое напряжение — Threshold stress Пороговое напряжение. Пороговое напряжение для stress corrosion cracking растрескивания от коррозии под напряжением. Критическое напряжение при начале трещинообразования от коррозии под напряжением при определенных условиях.… … Словарь металлургических терминов
пороговое напряжение — slenkstinė įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. threshold voltage vok. Schwellenspannung, f; Schwellspannung, f; Schwellwertspannung, f rus. пороговое напряжение, n pranc. tension de seuil, f … Automatikos terminų žodynas
пороговое напряжение — slenkstinė įtampa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. threshold voltage vok. Schwellenspannung, f; Schwellwertspannung, f rus. пороговое напряжение, n pranc. tension de seuil, f … Fizikos terminų žodynas
пороговое напряжение полевого транзистора — пороговое напряжение Напряжение между затвором и истоком транзистора с изолированным затвором, работающего в режиме обогащения, при котором ток стока достигает заданного низкого значения. Обозначение UЗИ.пор UGST [ГОСТ 19095 73] Тематики… … Справочник технического переводчика
пороговое напряжение в обратном проводящем состоянии тиристора — Значение напряжения тиристора, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации характеристики обратного проводящего состояния с осью напряжения. Обозначение Uобр,пор URC(OT) [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN… … Справочник технического переводчика
пороговое напряжение выпрямительного диода — Uпор, U(to) Значение постоянного прямого напряжения выпрямительного диода в точке пересечения с осью напряжений прямой линии, аппроксимирующей вольт амперную характеристику в области больших токов. [ГОСТ 25529 82] Тематики полупроводниковые… … Справочник технического переводчика
пороговое напряжение жидкокристаллического знакосинтезирующего индикатора — пороговое напряжение (жидкокристаллического знакосинтезирующего индикатора) Uпор Значение управляющего напряжения жидкокристаллического знакосинтезирующего индикатора, при котором начинают проявляться электрооптические эффекты. [ГОСТ 25066 91]… … Справочник технического переводчика
пороговое напряжение разряда — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN discharge ionization voltage … Справочник технического переводчика
пороговое напряжение тиристора — Значение напряжения тиристора, определяемое точкой пересечения линии прямолинейной аппроксимации характеристики открытого состояния с осью напряжения. Обозначение Uпор UT(OT) [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN on state… … Справочник технического переводчика
2.1. Пороговое напряжение
Пороговым напряжением U пг называется такое значение напряжения на переходе, начиная с которого полупроводниковый диод проводит ток. При прямых напряжениях, меньших порогового, диод ток практически не проводит. Принято считать пороговым напряжение, равное 0,7В у кремниевых приборов и 0,3В – у германиевых. Как отмечалось выше, фактическое падение напряжения между выводами диода U д всегда больше порогового U пг , (рис. 10, а ).
У кремниевых приборов фактическое падение напряжения составляет
1 В. Пороговое напряжение разнится от образца к образцу, даже у однотипных приборов (рис. 10, б ). У дискретных диодов эта разница может достигать 0,1В. У диодов, изготавливаемых средствами интегральной технологии, она не превышает 0,01В. Поэтому прямые ветви вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов не совпадают.
Пороговое напряжение полупроводниковых диодов зависит также и от температуры. Оно уменьшается со скоростью – 2,5 мВ/ 0 С при повышении температуры перехода. Это значит, что если даже прямые ветви характеристик двух диодов первоначально совпадали (рис. 10, в ), то при нагреве, например, диода 1 до температуры, превышающей температуру диода 2 , прямая ветвь вольт-амперной характеристики 1-го диода сместится влево (пунктир на рис. 10, в ).
2.2. Номинальный ток
Под номинальным понимают максимальный постоянный ток, который может протекать через диод сколь угодно долго без разрушения прибора. Понятие номинального тока связано с понятием допустимой мощности рассеяния в диоде.
При протекании тока I пр через прибор из-за конечного падения напряжения U пр на нем, в приборе выделяется мощность Р в = U пр I пр . Это приводит к нагреву перехода, т. е. превышению его температуры T п над температурой окружающей среды T 0 . Последнее обуславливает отток тепла от перехода в окружающую среду, то есть рассеяние мощности. Рассеяние мощности тем больше, чем выше температура перехода T п по сравнению с температурой окружающей среды T 0 . Очевидно, что при P в =const увеличение мощности рассеяния P рас , обусловленное ростом температуры перехода может привести к тепловому равновесию P в = P рас , наблюдаемому при некоторой температуре перехода. Связь между мощностью рассеяния P рас и перепадом температур T = T п – T 0 принимается линейной при небольших перепадах температур T . Эту связь принято записывать в виде соотношения T=R T P рас подобного закону Ома для резистивных электрических цепей. Коэффициент R Т называется термическим сопротивлением участка переход – среда. Определяется R Т практически площадью поверхности корпуса диода. Поскольку корпуса диодов унифицированы, то каждому конкретному типу диода соответствует вполне определенное значение R Т .
Как известно, температура p — n -переходов ограничивается некоторым допустимым значением T п дп , превышение которого означает выход прибора из строя. Для кремниевых приборов T п дп ≈ (175 ÷ 200) ° С, а для герма-
ниевых T п дп ≈ (125 ÷ 150) ° С.
Отсюда следует, что при комнатной температуре, для каждого конкретного типа диода существует понятие допустимой мощности рассеяния
= T пдп − T 0 P рас.дп ( T пдп ) R Т .
Тем самым в условиях теплового равновесия ограничивается и выделяемая в приборе мощность:
Пороговое напряжение диода?
Плоский атом (Flat Atom) — новая квантовая атомоподобная структура, что индуцируется в однородном электрическом поле МДП- транзисторов. Впервые описана в средине 90-х годов Якимахой. Известно, что в природе встречаются только сферически симметричные атомы (объемные структуры) , теория которых была разработана в 20-х годах прошлого столетия путем введения новой физической дисциплины, которая получила название квантовая механика, в основе которой лежит уравнение Шредингера. В начале 90-х годов прошлого столетия была открыта атомоподобная структура в МДП- транзисторах, что проявляла себя в форме низкочастотного резананса обусловленного малыми значеннями реактивных квантовых параметров. Квантовалась плоская плоскость, емкость, частота и энергия :
,
где , — масса покоя электрона и — радиус Бора. В случае заполнения кванта плоской плоскости одним электроном, эта энергия была в раз меньше за боровский масштаб энергий. Но в отличие от сферически симметричного атома Бора, плоский атом есть чисто статистическое явление, и поэтому квант плоскости здесь может заполняться многими электронами. Например, полное заполнение первого уровня энергии плоского атома осуществляется большой численностью электронов:
Содержание [убрать]
1 Плоский атом как резонансный контур
2 Проявления плоского атома через ВАХ МДП-транзистора
3 См. также
4 Литература
[править] Плоский атом как резонансный контур
Так само, как и в случае атома Бора, плоский резонансный контур имеет квант плоской индуктивности:
H.
Элементарная теория в рамках которой определяется реактивные параметры подана в статье, посвященной квантовому эффетку Шоттки. Последние и определяют волновое сопротивление контура:
,
равное волновому сопротивлению вакуума, а его резонансеая частота ω0 определяет масштаб энергий одноэлектронного плоского атома.
[править] Проявления плоского атома через ВАХ МДП-транзистора
Необходимо отметить, что электроны связанные с реактивными квантовыми параметрами, очевидно связаны, и не принимают участия в создании тока стока МДП-транзистора. Поэтому они могут себя проявить только в изменении пороговых напряжений и параметров, связанных с низкочастотным резонансом.
Формирование квантового плоского атома состоит из постоянного заполнение уровней энергии многочисленными электронами. Режим слабой инверсии МДП-транзистора можно интерпретировать как режим заполнения первого уровня энергии электронами. С началом заполнения второго уровня энергии начинается режим т. н. сильной инверсии.
Необходимо отметить, что при этом напряжения на затворе разбиваются равномерно на области около 1,2В, при чем для каждой области имеем свое пороговое напряжение. Через пороговое напряжение и выражается перманентно изменения зарядов на кванте плоскости . Изломы сток-затворной характеристики с периодом 1,2В можна определить путем подачи переменного напряжения малой амплитуды на затвор (т. н. спектроскопические исследования МДП- транзисторов, связанные с измерениями производных старших порядков) .
Что такое пороговое напряжение
Пороговым напряжением U пг называется такое значение напряжения на переходе, начиная с которого полупроводниковый диод проводит ток. При прямых напряжениях, меньших порогового, диод ток практически не проводит. Принято считать пороговым напряжение, равное 0,7В у кремниевых приборов и 0,3В – у германиевых. Как отмечалось выше, фактическое падение напряжения между выводами диода U д всегда больше порогового U пг , (рис. 10, а ).
У кремниевых приборов фактическое падение напряжения составляет
1 В. Пороговое напряжение разнится от образца к образцу, даже у однотипных приборов (рис. 10, б ). У дискретных диодов эта разница может достигать 0,1В. У диодов, изготавливаемых средствами интегральной технологии, она не превышает 0,01В. Поэтому прямые ветви вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов не совпадают.
Пороговое напряжение полупроводниковых диодов зависит также и от температуры. Оно уменьшается со скоростью – 2,5 мВ/ 0 С при повышении температуры перехода. Это значит, что если даже прямые ветви характеристик двух диодов первоначально совпадали (рис. 10, в ), то при нагреве, например, диода 1 до температуры, превышающей температуру диода 2 , прямая ветвь вольт-амперной характеристики 1-го диода сместится влево (пунктир на рис. 10, в ).
2.2. Номинальный ток
Под номинальным понимают максимальный постоянный ток, который может протекать через диод сколь угодно долго без разрушения прибора. Понятие номинального тока связано с понятием допустимой мощности рассеяния в диоде.
При протекании тока I пр через прибор из-за конечного падения напряжения U пр на нем, в приборе выделяется мощность Р в = U пр I пр . Это приводит к нагреву перехода, т. е. превышению его температуры T п над температурой окружающей среды T 0 . Последнее обуславливает отток тепла от перехода в окружающую среду, то есть рассеяние мощности. Рассеяние мощности тем больше, чем выше температура перехода T п по сравнению с температурой окружающей среды T 0 . Очевидно, что при P в =const увеличение мощности рассеяния P рас , обусловленное ростом температуры перехода может привести к тепловому равновесию P в = P рас , наблюдаемому при некоторой температуре перехода. Связь между мощностью рассеяния P рас и перепадом температур T = T п – T 0 принимается линейной при небольших перепадах температур T . Эту связь принято записывать в виде соотношения T=R T P рас подобного закону Ома для резистивных электрических цепей. Коэффициент R Т называется термическим сопротивлением участка переход – среда. Определяется R Т практически площадью поверхности корпуса диода. Поскольку корпуса диодов унифицированы, то каждому конкретному типу диода соответствует вполне определенное значение R Т .
Как известно, температура p — n -переходов ограничивается некоторым допустимым значением T п дп , превышение которого означает выход прибора из строя. Для кремниевых приборов T п дп ≈ (175 ÷ 200) ° С, а для герма-
ниевых T п дп ≈ (125 ÷ 150) ° С.
Отсюда следует, что при комнатной температуре, для каждого конкретного типа диода существует понятие допустимой мощности рассеяния
= T пдп − T 0 P рас.дп ( T пдп ) R Т .
Тем самым в условиях теплового равновесия ограничивается и выделяемая в приборе мощность:
Пороговое напряжение — Threshold voltage
В пороговое напряжение, обычно сокращенно Vth, из полевой транзистор (FET) — минимальное напряжение затвор-исток VGS (th) это необходимо для создания проводящего пути между выводами истока и стока. Это важный коэффициент масштабирования для поддержания энергоэффективности.
Обращаясь к переходной полевой транзистор (JFET) пороговое напряжение часто называют «напряжением отсечки». Это несколько сбивает с толку, поскольку отщипнуть применительно к полевой транзистор с изолированным затвором (IGFET) относится к защемление канала что приводит к насыщению тока при высоком смещении исток – сток, даже если ток никогда не отключен. В отличие от отщипнуть, период, термин пороговое напряжение однозначно и относится к той же концепции в любом полевом транзисторе.
Содержание
Основные принципы
В n-канал режим улучшения устройств, проводящий канал внутри транзистора не существует, и для его создания необходимо положительное напряжение затвор-исток. Положительное напряжение привлекает свободно плавающие электроны внутри тела к затвору, образуя проводящий канал. Но сначала необходимо привлечь достаточное количество электронов около затвора, чтобы противодействовать ионам легирующей примеси, добавленным в тело полевого транзистора; это формирует регион без операторов мобильной связи, называемый область истощения, а напряжение, при котором это происходит, есть пороговое напряжение полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения затвор-исток привлечет к затвору еще больше электронов, которые могут создать токопроводящий канал от истока к стоку; этот процесс называется инверсия. Обратное верно для p-канального МОП-транзистора «улучшенного режима». Когда VGS = 0, устройство выключено и канал открыт / непроводящий. Приложение отрицательного (-ve) напряжения затвора к полевому МОП-транзистору p-типа «улучшенного режима» увеличивает проводимость каналов, включая его.
Напротив, n-канальный режим истощения устройства имеют токопроводящий канал, естественно существующий внутри транзистора. Соответственно, срок пороговое напряжение не всегда применяется к превращение такие устройства включены, но вместо этого используется для обозначения уровня напряжения, при котором канал достаточно широк, чтобы позволить электронам свободно течь. Этот порог легкости потока также применяется к р-канал режим истощения устройства, в которых отрицательное напряжение от затвора к телу / источнику создает слой обеднения, отталкивая положительно заряженные дырки от границы раздела затвор-изолятор / полупроводник, оставляя открытой без носителей область неподвижных отрицательно заряженных ионов-акцепторов.
Для n-канального обедненного МОП-транзистора отрицательное напряжение затвор-исток, -VGS будет истощать (отсюда и его название) проводящий канал своими свободными электронами, переключая транзистор в положение «ВЫКЛ». Точно так же для МОП-транзистора с p-каналом «обедненного режима» положительное напряжение затвор-исток, + VGS будет истощать канал своих свободных отверстий, переводя его в положение «OFF».
В широких планарных транзисторах пороговое напряжение практически не зависит от напряжения сток-исток и, следовательно, является четко определенной характеристикой, однако в современных полевых МОП-транзисторах нанометрового размера оно менее четкое из-за снижение барьера, вызванное дренажем.
На рисунках исток (слева) и сток (справа) обозначены п + для обозначения сильно легированных (голубых) n-областей. Легирующая добавка обедненного слоя обозначена NА − чтобы указать, что ионы в (розовом) слое обеднения отрицательно заряжены и дырок очень мало. В (красной) части количество отверстий р = NА делая основной заряд нейтральным.
Если напряжение затвора ниже порогового напряжения (левый рисунок), транзистор «улучшенного режима» выключается и в идеале нет Текущий от стока до истока транзистора. Фактически, ток присутствует даже при смещении затвора ниже порога (подпороговая утечка ) ток, хотя он невелик и экспоненциально изменяется в зависимости от смещения затвора.
Если напряжение затвора выше порогового напряжения (правый рисунок), транзистор «улучшающего режима» включается из-за наличия большого количества электронов в канале на границе оксид-кремний, создавая канал с низким сопротивлением, в котором может происходить заряд. течь от слива к истоку. Для напряжений, значительно превышающих пороговое значение, такая ситуация называется сильной инверсией. Канал сужается, когда VD > 0 потому что падение напряжения из-за тока в резистивном канале уменьшает оксидное поле, поддерживающее канал, по мере приближения к стоку.
Эффект тела
Для полевого МОП-транзистора nMOS с расширенным режимом объемный эффект при пороговом напряжении вычисляется в соответствии с моделью Шичмана-Ходжеса, [2] что верно для старых технологических узлов, [ требуется разъяснение ] используя следующее уравнение:
Зависимость от толщины оксида
В данном технологическом узле, например 90-нм CMOS процесс, пороговое напряжение зависит от выбора оксида и от толщина оксида. Используя приведенные выше формулы тела, V Т N > прямо пропорциональна γ , и т О Икс > , который является параметром толщины оксида.
Таким образом, чем меньше толщина оксида, тем ниже пороговое напряжение. Хотя это может показаться улучшением, оно не обходится без затрат; потому что чем тоньше толщина оксида, тем выше подпороговая утечка ток через устройство будет. Следовательно, спецификация конструкции для толщины оксида затвора 90 нм была установлена на уровне 1 нм, чтобы контролировать ток утечки. [3] Такой вид туннелирования называется туннелированием Фаулера-Нордхейма. [4]
До масштабирования конструктивных элементов до 90 нм обычным решением этой проблемы был подход с двумя оксидами для создания толщины оксида. При использовании техпроцесса 90 нм в некоторых случаях был принят подход тройного оксида. [5] Один стандартный тонкий оксид используется для большинства транзисторов, другой — для ячеек драйвера ввода-вывода, а третий — для транзисторных ячеек с памятью и проходом. Эти различия основаны исключительно на характеристиках толщины оксида на пороговом напряжении КМОП-технологий.
Температурная зависимость
Как и в случае, когда толщина оксида влияет на пороговое напряжение, температура влияет на пороговое напряжение КМОП-устройства. Раскладывая часть уравнения в эффект тела раздел
Мы видим, что поверхностный потенциал имеет прямую зависимость от температуры. Выше видно, что пороговое напряжение не имеет прямой зависимости, но не зависит от эффектов. Это изменение обычно составляет от -4 мВ / К до -2 мВ / К в зависимости от уровня легирования. [6] Для изменения 30 ° C это приводит к значительному отклонению от проектного параметра 500 мВ, обычно используемого для 90-нм технологического узла.
Зависимость от случайного колебания примеси
Случайное колебание примеси (RDF) — это форма изменения процесса в результате изменения концентрации имплантированной примеси. В MOSFET-транзисторах RDF в области канала может изменять свойства транзистора, особенно пороговое напряжение. В более новых технологических процессах RDF имеет больший эффект, потому что общее количество легирующих добавок меньше. [7]
Проводятся исследовательские работы по подавлению флуктуации примеси, которая приводит к изменению порогового напряжения между устройствами, подвергающимися одинаковому производственному процессу. [8]
Пороговое напряжение — Threshold voltage
Минимальное напряжение между истоком и затвором для полевого транзистора, проводящего от истока к стоку Результат моделирования для формирования канала инверсии (электронной плотности) и достижения порогового напряжения (IV) в полевом МОП-транзисторе с нанопроволокой. Обратите внимание, что пороговое напряжение для этого устройства составляет около 0,45 В.
Пороговое напряжение, обычно сокращенно V th, для полевого транзистора (FET) — минимальное напряжение затвор-исток V GS (th), которое необходимо для создания проводящего пути между выводами истока и стока. Это важный коэффициент масштабирования для поддержания энергоэффективности.
При ссылке на полевой транзистор (JFET) пороговое напряжение часто вместо этого называют «напряжением отсечки». Это несколько сбивает с толку, поскольку защемление, примененное к полевому транзистору с изолированным затвором (IGFET), относится к защемлению канала , которое приводит к режиму насыщения тока при высоком смещении исток – сток, даже хотя ток никогда не отключается. В отличие от отщипывания, термин пороговое напряжение однозначен и относится к той же концепции в любом полевом транзисторе.
Содержание
- 1 Основные принципы
- 2 Эффект тела
- 3 Зависимость от толщины оксида
- 4 Температурная зависимость
- 5 Зависимость от случайных колебаний примеси
- 6 См. Также
- 7 Ссылки
- 8 Внешние ссылки
Основные принципы
В n-канальных устройствах с расширенным режимом, проводящий канал не существует естественным образом внутри транзистора, и положительное соединение затвора с источник напряжения необходим для создания одного такого. Положительное напряжение привлекает свободно плавающие электроны внутри тела к затвору, образуя проводящий канал. Но сначала необходимо привлечь достаточно электронов возле затвора, чтобы противодействовать ионам легирующей примеси, добавленным в тело полевого транзистора; это формирует область без мобильных несущих, называемую областью истощения, и напряжение, при котором это происходит, является пороговым напряжением полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения затвор-исток привлечет к затвору еще больше электронов, которые могут создать токопроводящий канал от истока к стоку; этот процесс называется инверсией. Обратное верно для p-канального МОП-транзистора «улучшенного режима». Когда VGS = 0, устройство выключено и канал открыт / непроводящий. Приложение отрицательного (-ve) напряжения затвора к полевому МОП-транзистору p-типа «улучшенного режима» увеличивает проводимость каналов, включая его.
Напротив, устройства с n-канальным режимом обеднения имеют токопроводящий канал, естественно существующий внутри транзистора. Соответственно, термин пороговое напряжение не всегда применяется к включению таких устройств, а используется вместо этого для обозначения уровня напряжения, при котором канал достаточно широк, чтобы позволить электронам свободно течь. Этот порог легкости потока также применяется к устройствам с режимом истощения p-канала, в которых отрицательное напряжение между затвором и телом / источником создает слой истощения, отталкивая положительно заряженные дырки от затвора. граница раздела диэлектрик / полупроводник, оставляя открытой свободную от носителей область неподвижных отрицательно заряженных акцепторных ионов.
Для n-канального истощающего МОП-транзистора отрицательное напряжение затвор-исток, -VGS будет истощать (отсюда и его название) проводящий канал своими свободными электронами, переключая транзистор в положение «ВЫКЛ». Точно так же для МОП-транзистора с p-каналом «обедненного режима» положительное напряжение затвор-исток + VGS истощает канал своих свободных отверстий, переводя его в положение «ВЫКЛ».
В широких планарных транзисторах пороговое напряжение по существу не зависит от напряжения сток-исток и, следовательно, является четко определенной характеристикой, однако в современных полевых МОП-транзисторах нанометрового размера оно менее четкое из-за барьера, создаваемого стоком . понижение.
Область истощения nMOSFET режима улучшения, смещенного ниже порогового значения Область истощения nMOSFET режима улучшения, смещенного выше порога с сформированным каналом
На рисунках исток (слева) и сток ( правая сторона) помечены как n +, чтобы указать сильно легированные (синие) n-области. Добавка обедненного слоя обозначена N A, чтобы указать, что ионы в (розовом) обедненном слое отрицательно заряжены и дырок очень мало. В (красном) объеме количество дырок p = N A, делающих объемный заряд нейтральным.
Если напряжение затвора ниже порогового напряжения (левый рисунок), транзистор «улучшенного режима» выключен и в идеале нет тока от стока к истоку транзистор. Фактически, существует ток даже при смещении затвора ниже порогового (подпороговая утечка ) тока, хотя он невелик и изменяется экспоненциально в зависимости от смещения затвора.
Если напряжение затвора выше порогового напряжения (рисунок справа), транзистор «улучшающего режима» включается из-за наличия большого количества электронов в канале на границе раздела оксид-кремний, что создает низкий — канал сопротивления, по которому заряд может течь от стока к источнику. Для напряжений, значительно превышающих пороговое значение, такая ситуация называется сильной инверсией. Канал сужается, когда V D>0, поскольку падение напряжения из-за тока в резистивном канале уменьшает оксидное поле, поддерживающее канал, по мере приближения к стоку.
Эффект тела
Эффект тела — это изменение порогового напряжения на величину, примерно равную изменению напряжения основной части источника, VSB > , потому что тело влияет на пороговое напряжение (когда оно не привязано к источнику). Его можно рассматривать как второй вентиль, и иногда его называют задним вентилем, и, соответственно, основной эффект иногда называют эффектом заднего входа.
Для nMOS MOSFET режима улучшения тело влияние на пороговое напряжение рассчитывается в соответствии с моделью Шичмана – Ходжеса, которая является точной для более старых технологических узлов, с использованием следующего уравнения:
VTN = VTO + γ (| VSB — 2 ϕ F | — | 2 ϕ F |) = V_ + \ gamma \ left ( -2 \ phi _ \ right |>> — \ right |>> \ right)>
Зависимость от толщины оксида
В данном технологическом узле, таком как 90-нм процесс CMOS, пороговое напряжение зависит от выбор оксида и по толщине оксида . Используя приведенные выше формулы тела, VTN > прямо пропорционально γ и t OX > , который является параметром толщины оксида.
Таким образом, чем меньше толщина оксида, тем ниже пороговое напряжение. Хотя это может показаться улучшением, оно не обходится без затрат; поскольку чем меньше толщина оксида, тем выше будет подпороговый ток утечки через устройство. Следовательно, спецификация конструкции для толщины оксида затвора 90 нм была установлена на уровне 1 нм, чтобы контролировать ток утечки. Этот вид туннелирования называется туннелированием Фаулера-Нордхейма.
где C 1 > и E 0 > — константы, а E ox > — электрическое поле через оксид затвора.
До масштабирования конструктивных элементов до 90 нм, подход с использованием двух оксидов для создания толщины оксида был обычным решением этой проблемы. При использовании техпроцесса 90 нм в некоторых случаях был принят подход тройного оксида. Один стандартный тонкий оксид используется для большинства транзисторов, другой — для ячеек драйвера ввода-вывода, а третий — для транзисторных ячеек с памятью и проходом. Эти различия основаны исключительно на характеристиках толщины оксида на пороговом напряжении КМОП-технологий.
Температурная зависимость
Как и в случае влияния толщины оксида на пороговое напряжение, температура влияет на пороговое напряжение КМОП-устройства. Расширение части уравнения в разделе эффект тела
Мы видим, что поверхностный потенциал напрямую зависит от температуры. Выше видно, что пороговое напряжение не имеет прямого отношения, но не зависит от эффектов. Это изменение обычно составляет от -4 мВ / К до -2 мВ / К в зависимости от уровня легирования. Для изменения 30 ° C это приводит к значительному отклонению от расчетного параметра 500 мВ, обычно используемого для 90-нм технологического узла.
Зависимость от случайных колебаний примеси
Случайные флуктуации примесей (RDF) — это форма изменения процесса в результате изменения концентрации имплантированной примеси. В MOSFET-транзисторах RDF в области канала может изменять свойства транзистора, особенно пороговое напряжение. В более новых технологических процессах RDF имеет больший эффект, потому что общее количество легирующих добавок меньше.
Проводятся исследовательские работы, чтобы подавить колебания легирующей примеси, которые приводят к изменению порогового напряжения между устройствами, производимыми одинаково.
Пороговое напряжение диода?
Плоский атом (Flat Atom) — новая квантовая атомоподобная структура, что индуцируется в однородном электрическом поле МДП- транзисторов. Впервые описана в средине 90-х годов Якимахой. Известно, что в природе встречаются только сферически симметричные атомы (объемные структуры) , теория которых была разработана в 20-х годах прошлого столетия путем введения новой физической дисциплины, которая получила название квантовая механика, в основе которой лежит уравнение Шредингера. В начале 90-х годов прошлого столетия была открыта атомоподобная структура в МДП- транзисторах, что проявляла себя в форме низкочастотного резананса обусловленного малыми значеннями реактивных квантовых параметров. Квантовалась плоская плоскость, емкость, частота и энергия :
,
где , — масса покоя электрона и — радиус Бора. В случае заполнения кванта плоской плоскости одним электроном, эта энергия была в раз меньше за боровский масштаб энергий. Но в отличие от сферически симметричного атома Бора, плоский атом есть чисто статистическое явление, и поэтому квант плоскости здесь может заполняться многими электронами. Например, полное заполнение первого уровня энергии плоского атома осуществляется большой численностью электронов:
Содержание [убрать]
1 Плоский атом как резонансный контур
2 Проявления плоского атома через ВАХ МДП-транзистора
3 См. также
4 Литература
[править] Плоский атом как резонансный контур
Так само, как и в случае атома Бора, плоский резонансный контур имеет квант плоской индуктивности:
H.
Элементарная теория в рамках которой определяется реактивные параметры подана в статье, посвященной квантовому эффетку Шоттки. Последние и определяют волновое сопротивление контура:
,
равное волновому сопротивлению вакуума, а его резонансеая частота ω0 определяет масштаб энергий одноэлектронного плоского атома.
[править] Проявления плоского атома через ВАХ МДП-транзистора
Необходимо отметить, что электроны связанные с реактивными квантовыми параметрами, очевидно связаны, и не принимают участия в создании тока стока МДП-транзистора. Поэтому они могут себя проявить только в изменении пороговых напряжений и параметров, связанных с низкочастотным резонансом.
Формирование квантового плоского атома состоит из постоянного заполнение уровней энергии многочисленными электронами. Режим слабой инверсии МДП-транзистора можно интерпретировать как режим заполнения первого уровня энергии электронами. С началом заполнения второго уровня энергии начинается режим т. н. сильной инверсии.
Необходимо отметить, что при этом напряжения на затворе разбиваются равномерно на области около 1,2В, при чем для каждой области имеем свое пороговое напряжение. Через пороговое напряжение и выражается перманентно изменения зарядов на кванте плоскости . Изломы сток-затворной характеристики с периодом 1,2В можна определить путем подачи переменного напряжения малой амплитуды на затвор (т. н. спектроскопические исследования МДП- транзисторов, связанные с измерениями производных старших порядков) .