23483

مدلسازي و بهينه سازي عملكرد ترانزيستور اثر ميداني خازن منفي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- افزارههاي ميكرو و نانوالكترونيك

1396

1399/12/20

دكتر محمد عظيم كرمي

مهندسي برق

ترانزيستورهاي اثر ميداني خازن منفي يا NCFETها داراي لايه فرو الكتريكي در عايق گيت هستند كه بهصورت سري با ماسفت پايه قرار ميگيرد و به علت داشتن ويژگي هايي نظير كاهش توان مصرفي و امكان كوچكتر شدن ابعاد فناوري يكي از بهترين گزينه ها براي مجتع سازي مي باشند. از اين رو بهبود عملكرد آنها همواره مورد توجه بوده است. اما ميزان بهبود عملكرد اين نوع ترانزيستورها، بستگي به انطباق خازني بين خازن فرو الكتريك )(Cfe و خازن ترانزيستور پايه ) (CMOSدارد. از آنجا كه هر دو خازن CMOSو Cfeداراي رفتار غير خطي قوي هستند ، دستيابي به يك تطابق خوب براي كل محدوده ولتاژ گيت دشوار است. در اين پايان نامه ، رويكرد جديدي در مورد استفاده از چند لايه فروالكتريك ، و مهندسي خازن فرو الكتريك( ) Cfeرا مورد بررسي قرار مي دهيم. روش پيشنهادي با استفاده از نرم افزار شبيه ساز ، Silvaco Atlasشبيه سازي و بهبود عملكرد ترانزيستور ارزيابي مي شود. نوسان نتايج بدست آمده حاكي از آنست كه نسبت Ion/Ioffساختار پيشنهادي 29.23برابر در مقايسه با NCFETاوليه افزايش يافت در عين حال كه نوسان زير آستانه ) (ssاز 43.37به mv/dec 23.9كاهش داشته است و براي بدست آوردن جريان روشن معادل ) ( mA/nm 9.47*10^-4ولتاژ تغذيه از 0.42ولت در NCFET اوليه به 0.27ولت در ساختار پيشنهادي تقليل يافت كه منجر به كاهش توان مصرفي با ضريب 2.42نسبت به ترانزيستور NCFETاوليه شده است.

1400/02/24

Modeling and Optimization of Transistor Field Effect of Negative Capacitor

3/11/2022 12:00:00 AM

Negative capacitor field effect transistors or NCFETs have a ferroelectric layer in the gate insulation which is placed in series with the MOSFET base and is one of the best options for integrated construction due to its features such as reduced power consumption and smaller technological dimensions. . Therefore, improving their performance has always been considered. However, the degree of performance improvement of these transistors depends on the capacitance matching between the ferroelectric capacitor (Cfe) and the base transistor capacitor (CMOS). Because both CMOS and Cfe capacitors have strong nonlinear behavior, it is difficult to achieve a good match for the entire gate voltage range. In this dissertation, we examine a new approach to the use of ferroelectric multilayers, and the engineering of ferroelectric capacitors (Cfe). The proposed method is evaluated using Silvaco Atlas simulator software, simulation and improvement of transistor performance. The fluctuation of the results indicates that the ion / Ioff ratio of the proposed structure increased 29.23 times compared to the initial NCFET while the oscillation below the threshold (ss) decreased from 43.37 to 23.9 mv / dec and is equivalent to a clear current (9.47 * 10-4 mA / nm) The supply voltage was reduced from 0.42 V in the primary NCFET to 0.27 V in the proposed structure, which resulted in a reduction in power consumption by a factor of 2.42 compared to the primary NCFET transistor.

ترانزيستورهاي اثرميداني با خازن منفي , تطابق خازني , نوسان زير آستانه

Negative Capacitance field effect Transistor , Capacitance Matching , subthreshold swing