MIKROELEKTRONIKA 7. MOS struktúrák: -MOS dióda, Si MOS -CCD (+CMOS matrix) -MOS FET, SOI elemek -MOS memóriák
Fém-félvezetó p-n A B Heteroátmenet MOS
Metal-oxide-semiconductor (MOS): a mikroelektronika egyik fő eleme -dióda -CMOS -MOSFET MOS dióda vázlata e sem = e met Ideális MOS dióda energia sávszerkezete Flat-band condition. Kell: inversion!
Inverzió esetén, max. kiürített rétegvastagság: Q akk = -en A W max Töltéshordozók eloszlása: akkumulálás, kiürítés, inverzió p-félvezető esetében Kiürített réteg vastagsága 1-10 nm! Töltések összege =0
A kapacitás csökken a kiürített réteg növekedésével:
Heteroátmenet Szerkesztés: 1.a vákuumszintek és Fermi-szintek egyeznek!!! 2. Fermi-szintek egyeznek!!! V be1 +V be2 =V be Kiürített rétegek szélessége: x 2 =..1/N 2...
MOS dióda SiO2 - Si interface 10 10 cm 2, (100), 5.10 10 cm 2 (111). Fontos: hol van lokalizálva a töltés az oxidban: fém mellett- nem hat a sima savszerkezetre, de ha közel a Si-hoz- növekedni fog a sima szerzeti feszültség. Technológia!!!
CCD
CCD Analóg digitális képátalakítás
Összehasonlítás: CCD- jó minőség, alacsony zajszint. CMOS-magasabb zajszint CMOS-sok az egymás mellett levő tranzisztor, nagyobb a fényveszteség CMOS- kicsiny az energia felvétele CCD- nagy az energiafogyasztás, 100xCMOS. CMOS gyártása teljesen egyezik a chip-technológiával, a CCD drágább CCD régebben gyártják, jobb a minőségük, felbontásuk..
MES- és MOS FET
MOSFET keresztmetszete (Si, n-csatornás), rétegtechnológia.
Összehasonlítás: MES FET Normálisan BE (kiürítéses) és normálisan KI(növekményes) MESFET I-V pinch off - teljesen elválasztódik a S és a D a- csatorna vastagsága
- MOSFET működése és kimenő I-V jellemgörbéje Z A lineáris tartományban: A csatorna vezetése:
Lineáris működési tartomány: a drain feszültség változása a csatorna mentén
Négy MOSFET-típus keresztmetszete és átviteli karakterisztikája
Különböző CMOS struktúrák (p-és n- völgyekkel)
Komplementer MOS inverter: séma, elhelyezés, keresztmetszet.
CMOS inverter p-csatornával és helyettesítési sémája Fontos: áram csak az átkapcsolásnál folyik. Ha az output V=0 vagy Vdd, csak egy tranzisztor nyitott! Tehát az egész áram kicsiny,ellentétben más memóriával.
Udd Inverter transfer karakterisztikája
Fontosabb paraméterek : Udd, Logikai szint, jel-regeneráló képesség, komparálási feszültség, power x delay =P.. Jelterjedési idő (propagation delay)!
Poliszilicium vékonyréteg tranzisztor (TFT) Silicon on insulator SOI tranzisztor
Organic Thin-film-transistors (OTFTS) TFTs are transistors created using thin films, usually of silicon deposited on glass. The deposited silicon must be crystallized using laser pulses at high temperatures. For organics to compete with a-s:h, their mobility should be greater than 0.1 cm²/v s and their on/off current ratio of greater than 106 OTFTs active layers can be thermally evaporated and deposited at much lower temperatures (i.e. 60 C)
Még egy alkalmazás: Erősáramú MOSFET nagy az input impedancia, ellentétben a p-n-p tranzisztorral. A kapu egy függőleges irányú áramot nyit meg: Source Gate Source p n+ nn- Drain
MOS MEMÓRIÁK Dynamic random access memory ( DRAM) cella: MOSFET és egy MOS kapacitás. A FET mint jel kapcsoló, a C mint jel (töltés) tároló. A kapacitás töltése veszlik (2-50 ms), tehát a memória dinamikus,a jeleket frissíteni kell. Méret csökkenése sűrűség növelés de kapacitás csökkenés... High k dielektric, 3 D capacitors.
MOSFET ROM cella: lebegőgate EPROM (a), EEPROM MOS(b)
Sztatikus MOSmemóriacella és író-olvasó áramköre
a) DRAM árok szerkezettel b) DRAM réteges kapacitással
SRAM Sztatikus RAM flip-flop bistabil struktúra, a logikai jel addig stabil amíg feszültség alatt van. Záros (latched) konfiguráció. A cellát a két n-csatornás T5,T6 MOSFET-en érjük el. T1,T2-p-csatorna terhelés, T3,T4 vezérlők, T5,T6 hozzáférhetés 3-D integráció lehetséges, a sűrűség növelhető. Polisilicon FET alkalmazása!
Nonvolatile memory (nemillékony) Floating gate lebegő gát memória : metszet és séma
Nonvolatile memory: a)floating gate b)mnos (metal-nitrid-oxidesemiconductor) c) Ekvivalens áramkör
Forró elektronok injekciója az n-csatornába: Egyelektron memóriacella: