18536

۱۸۵۳۶

بهبود عملكرد ترانزيستورهاي اثر ميداني تونل زني نانومتري با مهندسي گيت

كارشناسي ارشد

الكترونيك

دي ۱۳۹۶

دكتر محمد عظيم كرمي

برق

چكيده كاهش مصرف توان الكتريكي از نيازهاي ضروري صنعت الكترونيك امروزي است بنابراين پژوهشگران و مهندسان به دنبال يافتن روشها و يا ارايه ساختارهاي جديدي بوده و هستند تا بتوانند توان مصرفي افزاره ها و مدارهاي الكترونيكي را كاهش دهند. ترانزيستورهاي تونل زني به دليل ساختار و عملكرد منحصر به فرد خود امكان كاهش توان را از طريق كاهش ولتاژ تغذيه ، فراهم مي كنند . بطوريكه از نظر كاهش مصرف توان برتري هاي چشمگيري را نسبت به فن آوري سيماس امروزي خصوصا در مدارهاي ديجيتال دارا مي باشند و مي توانند جايگزين مناسبي براي آنها باشند . بنابراين بهبود عملكرد اين ترانزيستورها امري ضروري به شمار مي رود . در اين كار مشخصه هاي الكتريكي دو ترانزيستور تونل زني مختلف بهبود داده شده اند. ابتدا با استفاده از دي الكتريك ناهمگون گيت در يك ترانزيستور TFET متقارن با گيت U شكل مقادير جريان روشني برابر با A/µm 5-10×1.5 ، جريان خاموشي A/µm 12-10×6 ، نوسان زيرآستانه mV/dec 19.83 و جريان Ambipolar برابر با A/µm 9-10×5 حاصل شدند . در اين روش دي الكتريك گيت در نزديكي سورس از ماده اي با ثابت دي الكتريك بالا (تيتانيوم اكسايد) و در نزديكي درين از ماده اي با ثابت دي الكتريك پايين (سيليكون اكسايد) تشكيل شده است. بنابراين با افزايش تزويج گيت بر روي پيوند سورس كانال كه منجر به كاهش عرض سد تونل زني در سمت سورس مي شود ، جريان روشني و نوسان زيرآستانه بهبود داده مي شوند. همينطور با كاهش تزويج گيت بر روي پيوند درين كانال عرض سد تونل زني در سمت درين كم شده و باعث كاهش جريان Ambipolar مي شود. مشخصه هاي الكتريكي يك ترانزيستور تونل زني مسطح با طول كانال 50 نانومتر نيز با مهندسي تابع كار گيت بهبود داده شد . در اين روش فلز گيت به سه قسمت مختلف تقسيم شد بطوريكه هر قسمت مقدار تابع كار خاص خود را داشته باشد . در پايان با بهينه سازي مقدار تابع كار هر يك از سه قسمت و طول مربوط به هر قسمت مقادير جريان روشني برابر با A/µm 5-10×5 ، جريان خاموشي A/µm 15-10×2.5 ، نوسان زيرآستانه mV/dec 51.01 و جريان Ambipolar برابر با A/µm 7-10×3 حاصل شدند. واژه ‌هاي كليدي: كاهش مصرف توان ، ترانزيستور تونل زني، دي الكتريك گيت ، تابع كار فلز گيت

1396/12/10

3/1/2018 12:00:00 AM

Abstract: Nowadays, reduction of power consumption is an essential requirement of electronic industry. So researchers and engineers have searched for new methods and have proposed new device structures to reduce the power consumption of electronic devices and circuits. Tunneling FETs with their special structure and operation, provide power consumption reduction with power supply reduction. TFETs have significant privilege over CMOS technology especially in digital circuits. They can be a suitable replacement for CMOS transistors. Hence, improving the performance of TFETs is a necessary task. This work presents the improvement in the main electrical characteristics of two types of TFET. Heterogeneous gate dielectric is used in a nanoscale symmetric U-shaped gate tunnel FET (SUTFET), which resulted in ION, IOFF, subthreshold swing (SS), and Iambipolar enhancement. ION of 1.5×10-5 A/μm, IOFF of 6×10-12 A/μm, average subthreshold swing of (SS) 19.83 mV/decade from 0V