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IE733 – Prof. Jacobus 4 a Aula Potenciais de Contato e Introdução ao MOSFET. Potencial de Contato. Metal-metal: Metal - M (eV) Ag5.1 Al4.1 Au5.0 Cu4.7 Mg3.4 Ni5.6 Pd5.1 Pt5.7. Metal-Si. onde:. Da condição de contorno, (0)=0, obtemos:. Com aplicação de tensão:. - PowerPoint PPT Presentation
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IE733 – Prof. Jacobus4a Aula
Potenciais de Contato e
Introdução ao MOSFET.
Potencial de Contato• Metal-metal:
• Metal - M(eV)
• Ag 5.1• Al 4.1• Au 5.0• Cu 4.7• Mg 3.4• Ni 5.6• Pd 5.1• Pt 5.7
Metal-Si
MB
]2[
])([
FG
M
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onde:
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N
n
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ln
ln
2)()(
)()(
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nSi
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Da condição de contorno,(0)=0, obtemos:
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Sin
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x
xqN
V
2
22
Com aplicação de tensão:
)(
!.
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kTqV
nkTqV
B
aa
eTAJonde
eeJJ
2*0
0
:
)1(
Formação de contato ôhmico:a) M < S
b) Barreira estreita – Si com alta dopagem:
Nomenclatura de Tsividis:Potencial de contato: J1,J2= J1-J2, (onde =potencial)Caso J1 < J2, (onde =energia=função trabalho):
Tsivides adota o Si intínseco como referência.
Material Potencial de contato - J
Ag -0.4
Au -0.3
Cu 0.0
Ni +0.15
Al +0.6
Mg +1.35
Si-p+ -0.56
Si-n+ +0.56
Si extrín -F
Si intrín 0
Conhecendo os valores de J em relação ao Si intrínseco,Podemos calcular J1,J2 entre dois materiais quaisquer:
212,1 JJJJ
Exemplos:
• Potencial de contato de Al p/ Si-p (NA=1015 cm-3)
• Potencial de contato de Si-p (NA= 1014 cm-3) p/ Si-n (ND=1016 cm-3)
V
Vx
V
pAl
p
Al
89.0)29.0(6.0
29.01018.1
10ln0259.0
6.0
1,
10
15
1
)(
587.0353.0234.0
353.0
234.0
2,2
2
2
bi
np
n
p
V
V
V
V
Vários materiais em série:
JnJ
JnnJJJJJ
JnnJJJJJKL
1
)1(3221
),1(3,22,1
)(...)()(
...
Medida com voltímetro:
0)()( 1
,1,
JuJnKLJJu
JuJnKLJJuBC
Inserindo uma fonte de tensão:
SBC
JnJSKL
V
V
)( 1
Introdução ao Transistor MOSLilienfeld, 1928 – um homem muito à frente do seu tempo!
D. Kahng e M. Atalla, 1960 Realização Prática
CMOS = nMOS + pMOS
Algumas características:
W = WM-WL = LM-LIG 0IJR 1 pA/área mínimaem RT (aumenta ~ 2x acada 8 a 10 C)VDS < BV
Descrição Qualitativa do
MOSFET
Analogia de Dinâmica de Fluidos
MOSFET Fluídica
elétrons moléculas de H2O
corrente fluxo de água
fonte/dreno 2 tanques cheios(níveis controlados externamente)
canal superfície de um pistão
porta, VG alça do pistão
Para VGS < VT superfície do pistão > nível da fonte:
ns(elétrons) moléculas vapor
IDS fluxo H2O(por difusão)
nH2O(h) e-h Portanto:fluxo e-h
Características de MOSFET
Tensão de limiar clássica:
)2(21
2 BSFASo
FFBT VNqC
VV