بخشی از مقاله
خلاصه
ساختار ارائه شده در این مقاله داراي ولتاژ شکست بالاتري نسبت به ساختار پایه می باشد. در این ساختار ما دوناحیه ي عایق از جنس SiO2 را در ناحیه کانال و در قسمت انتهایی آن قرار داده ایم بطوري که بصورت دو دندانه در کنار هم و در تقارن یکدیگر قرار گرفته اند. براي شبیهسازي از نرم افزار سیلواکو استفاده کردهایم که روش نیوتن را براي انجام محاسبات و حل عددي معادلات بکار گرفته است. از آنجایی که تحمل شکست عایق چندین برابر نیمه هادي می باشد لذا این دوناحیه سبب می شوند که ولتاژ شکست در مقادیر بزرگتري به وقوع بپیوندد و تحمل ترانزیستور افزایش یابد.
همچنین وجود این دو ناحیه باعث کاهش خازن هاي مسیر گیت درین می گردد که باعث بهبود یافتن پارامترهاي RF می گردد. پلهي اولی از سمت راست باعث بهبود ولتاژ شکست و پله ي دومی باعث بهبود پارامترهاي RF می گردد. بنابراین ساختار مذکور از کارایی الکتریکی بالاتري نسبت به ساختار پایه برخوردار است.
کلمات کلیدي :ولتاژ شکست ؛ پارامترهاي RF؛ SiO2
مقدمه
امروزه فناوري سیلیکون روي عایق باعث جلب توجه زیادي در کاربردهاي سرعت بالا و مصرف توان کم شده است. ساختار SOIمزایاي زیادي دارد که از آن جمله می توان به کاهش خازن هاي اتصال و مصونیت در برابر قفل شدگی - پدیده ي لچ اپ - و بهبود ایزولاسیون افزاره به دلیل استفاده از اکسید مدفون شده - باکس - اشاره نمود .ترانزیستورهاي فلز نیمه هادي اثر میدان یکی از افزارههاي نوید دهنده براي افزایش کارایی مدارهاي الکتریکی توان بالا در امواج مایکروویو می باشد. زیرا داراي مشخصات فیزیکی و الکتریکی جالب توجهی است.
از جمله شامل ولتاژ شکست بالا، چگالی جریان بالا و کار در دماهاي بالا با چگالی توان بالا می باشد.ترانزیستورهاي SOI-MESFET به منظور کاربردهاي سرعت بالا و توان بالا در نظر گرفته میشوند. بنابراین آنها داراي مزایاي زیادي به عنوان یک تکنولوژي کم هزینه در قالب فناوري CMOS بدلیل کاربرد در مدارات مجتمع و فرکانس هاي رادیویی - RF - و توانایی ادغام کردن مدارات RF و مدارات منطقی دیجیتالی روي یک تراشه می باشند.
اخیراً و در چند سال گذشته چندین بهبود ساختار SOI-MESFET براي بهبود کارایی این افزارهها بوسیله ي بهینه سازي ساختار گزارش شده است. با این حال به دلیل مصالحه بین افزایش جریان درین و کاهش ولتاژ شکست؛ افزایش چگالی توان بسیار محدود شده است. شایان ذکر است که افزایش ناخالصی کانال و ضخامت سبب افزایش جریان درین می گردد در حالی که ولتاژ شکست کاهش خواهد یافت.
پدیده ي شکست در لبه هاي گیت و نزدیک به ناحیه ي درین در سطح افزاره اتفاق می افتد و این به سبب میدان الکتریکی متمرکز شده و شدید در این ناحیه است. اگر گسترش ناحیه ي تخلیه به سوي نواحی درین و سورس متوقف گردد و میدان الکتریکی کنترل و بارهاي کانال اصلاح و فضاهاي مجاور گیت ازبین برده شود، می توان ولتاژ شکست و جریان درین را بهبود داد. از این رو ساختار SOI-MESFET ارائه شده در این مقاله شامل دو ناحیه عایق دندانهاي در کانال می باشد که براي کنترل گسترش ناحیه ي تخلیه به کار می رود.
ولتاژ شکست و مشخصات سیگنال کوچک ساختار مطرح شده به سبب میدان الکتریکی بحرانی زیاد ناحیهي عایق به کار رفته شده در کانال موجب کاهش گسترش ناحیهي تخلیه می شود. بنابراین با کاهش گسترش ناحیهي تخلیه در ساختار مطرح شده در مقایسه با ساختار پایه ي C-SOI-MESFET ، ولتاژ شکست آنبزرگتر خواهد شد.
در این مقاله در نرم افزار سیلواکو و در متن برنامه نویسی از روش نیوتن استفاده شده است تا معادلات انتقال مربوط به حاملها را حل نماید و از طریقآنها پارامترهاي مختلف افزاره را محاسبه نماید. معادلات پایهاي شامل معادله پواسن، معادلات پیوستگی و مدلهایی همانند دریفت دیفیوژن میباشد.
