Estudo da linearidade em transistores SOI de porta dupla com estrutura de canal gradual

• Autor(a) principal: Doria, R. T.
• Data de Publicação: 2007
• 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/487
• topic: Tecnologia de silício sobre isolante; Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor

Neste trabalho é apresentado um estudo da não-linearidade introduzida por dispositivos de porta circundante (GAA), com e sem a presença da estrutura de canal gradual (GC). Esta estrutura é assim denominada por exibir dois perfis de dopagem no interior do canal, de maneira a preservar a dopagem natural da lâmina na região próxima ao dreno, com o intuito de minimizar o campo elétrico. A estrutura GAA, por sua vez, consiste em um transistor de porta dupla e, por isso, apresenta uma série de vantagens derivadas do maior controle das cargas na região do canal. Ao se unir ambas estruturas, percebe-se uma série de características que fazem do dispositivo resultante interessante para aplicações analógicas. Logo, uma série de simulações do processo de fabricação e do dispositivo foram executadas, sendo as primeiras com o intuito de garantir o perfil de dopantes condizente com a realidade e, as demais para a obtenção das características corrente (I) versus tensão (V) dos dispositivos operando como amplificadores (em regime de saturação) e como resistores (em regime linear). Na análise em regime linear, foram estudadas também estruturas balanceadas 2 e 4 dispositivos (2-MOS e 4-MOS). A partir das curvas resultantes, foram determinadas as distorções harmônicas total do terceiro harmônico, que são fatores decisivos em aplicações analógicas. Estas foram obtidas para dispositivos com comprimentos de canal (L) de 1, 2, 3 e 10 µm, sendo os três primeiros em regime de saturação e o último em regime linear. Várias razões LLD/L foram simuladas. Os resultados obtidos na saturação mostraram melhor linearidade nas curvas do GC GAA, em relação às do GAA convencional, de modo que, o GC GAA chega a apresentar uma melhora na distorção harmônica total (THD) de 30 dB em alguns dispositivos, a qual é impulsionada pelo ganho do GC, que pode ser até 50 vezes maior que o obtido em transistores GAA convencionais, associada à melhora decorrente da região fracamente dopada. Na análise em região triodo, por outro lado, a vantagem obtida com o uso do GC GAA é claramente percebida em estruturas balanceadas, sendo que, nas estruturas 2-MOS é permitida a redução na tensão de alimentação mantendo a linearidade constante, enquanto que no 4-MOS o ganho em THD chega a 5 dB.