Estudo experimental da resposta em frequência entre o MOSFET do tipo diamante e o equivalente convencional para as tecnologias CMOS convencioanl e SOI

• Autor(a) principal: Leoni, R. D.
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/434
• topic: Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor; Circuitos integrados

As pesquisas atuais têm como objetivo a redução nas dimensões dos circuitos integrados, o que tem sido alcançado com o desenvolvimento de novas tecnologias de transistores, como por exemplo, os MOSFETs tridimensionais, (FinFETs, Surrounding Gates, entre outros). Contudo, devido a diminuição das dimensões desses dispositivos, surgem efeitos indesejados, que prejudicam o desempenho dos mesmos. Com este intuito, contudo, ainda explorando os recursos que a tecnologia planar tem a oferecer, foi criado o MOSFET com a geometria de porta hexagonal, ou também denominado de estilo de leiaute do tipo Diamante. Esta nova geometria de porta para os MOSFETs possibilita a melhoria pelo aumento na velocidade média de deriva dos portadores de carga móveis na região do canal, na corrente entre dreno e fonte, na transcondutância, no ganho de tensão de malha aberta e na frequência de ganho de tensão unitário, devido ao aumento do campo elétrico resultante longitudinal ao longo do canal, quando se compara ao MOSFET com a geometria de porta retangular equivalente, considerando a mesma área de porta e condições de polarização, tanto para a tecnologia CMOS convencional (bulk) como para a SOI. Simulações numéricas tridimensionais realizadas em trabalhos anteriores deram início a estes estudos, em que resultados do ganho dessa nova geometria de porta foram comprovados posteriormente com dados experimentais. Este trabalho tem como objetivo a comparação e o estudo experimental da resposta em frequência, entre MOSFETs do tipo enriquecimento, fabricados com geometrias de porta hexagonal e a equivalente convencional, manufaturados com duas diferentes tecnologias de fabricação de circuitos integrados, isto é, a CMOS convencional e a SOI CMOS. Um amplificador com um único MOSFET em configuração fonte comum é utilizado para o estudo comparativo experimental da resposta em frequência entre esses dispositivos com geometrias de portas diferentes. Os resultados experimentais obtidos desse estudo demonstram que houve melhorias significativas em algumas figuras de mérito tais como, no ganho de tensão em malha aberta e na frequência de ganho de tensão unitário, chegando a alcançar ganhos maiores que 100% em MOSFETs com geometria de porta hexagonal, para pequenos valores de ângulos , quando comparados à geometria de porta convencional equivalente, tanto para a tecnologia CMOS convencional como para a SOI CMOS. No entanto, observa-se uma redução na tensão Early do MOSFET com a geometria de porta hexagonal, para um ângulo menor que 126,9°, quando comparado ao MOSFET convencional equivalente, considerandose a mesma área de porta, fator geométrico e sob as mesmas condições de polarização, devido ao efeito de ionização por impacto na região de dreno dos MOSFETs do tipo Diamante, embora essa características não degrade o ganho de tensão do amplificador implementado com MOSFET Diamante em relação ao amplificador implementado com MOSFETs convencionais equivalentes..