Estudo comparativo da tensão de limiar, comprimento efetivo de canal, resistência série de fonte e dreno e de gm/IdsxIds/(W/L) entre o cynthia e o PSG com tecnologias de canal convencional e gradual

• Autor(a) principal: Oliveira, D. R.
• Data de Publicação: 2009
• 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/489
• topic: Transistor de efeito de campo de metal-óxido semicondutor; Engenharia elétrica

A crescente demanda por dispositivos eletrônicos integrados com baixa potência e baixa tensão motiva a comunidade científica na busca de novas tecnologias que supram estas necessidades. Atualmente, os dispositivos MOSFETs com porta circundante apresentam grande potencial para o futuro dos circuitos analógicos com baixa potência e baixa tensão. Dentre estes dispositivos destacam-se o "Pillar Surrounding Gate" (PSG), de seção transversal quadrada e o Cynthia, de seção transversal circular. Neste trabalho é apresentado o estudo comparativo entre o PSG e o Cynthia SOI nMOSFETs com tecnologias convencional e de canal gradual, visando aplicações analógicas. Para tanto, através do editor de estruturas semicondutoras DevEdit3D, foram geradas estruturas tridimensionais dos dispositivos PSG e CYNNTHIA nMOSFETs de canal convencional e gradual. No caso dos dispositivos de canal convencional, foram geradas estruturas variando-se o comprimento e a largura de canal, e para os dispositivos com canal gradual, foi variado o comprimento da região de dopagem natural ("low doped"). Devido à geometria da seção transversal do dispositivo PSG SOI nMOSFET ser quadrada, o mesmo possui forte influência dos cantos em seu comportamento, ao contrário do Cynthia SOI nMOSFET cuja seção transversal é circular e isenta de tais efeitos por não apresentar cantos, o que lhe confere um melhor controle do canal. Foram realizadas simulações numéricas tridimensionais (ATLAS), a fim de determinar as curvas características da corrente entre fonte e dreno em função da tensão entre porta e fonte dos dispositivos PSG e Cynthia de canal convencional e gradual. A partir destas curvas foi possível extrair importantes figuras de mérito tais como: tensão de limiar, inclinação de sub-limiar, resistência série, transcondutãncia e a razão da transcondutância pela corrente entre fonte e dreno normalizada em relação ao fator geométrico [gm/IDsxIDs/(W/L). Quando se observa os valores de gm/IDsxIDs/(W/L) com os dispositivos operando nas mesmas condições de polarização, verifica-se grande superioridade do dispositivo Cynthia sobre o PSG (20% nas regiões de inversão fraca e moderada), independentemente do canal ser convencional ou gradual. Comparando-se os mesmos dispositivos, porém com relação a tecnologia de canal utilizada, convencioonal ou gradual, podemos observar que os dipositivos com o canal gradual apresentam melhores valores de gm/IDsxIDs/(W/L) do que os dispositivos de canal convencional, nas regiõe de inversão fraca e moderada. Portanto, assim como os dispositivos Cynthia são superiores comparados aos dispositvos PSG, da mesma forma, quando compara-se os dispositivos de canal gradual com os dispositivos de canal convencional, verifica-se que os dispositivos de canal gradual também são superiores comparados aos dispositivos de canal convencioanl. Logoa tanto os dispositivos Cynthia, independentemente da tecnologia de canal, quanto os dispositivos de canal gradual, independemente de serem Cynthia ou SPG, são excelentes alternativas para aplicações de circuitos integrados analógicos