Microstructure Physics

 

Applied Surface Physics and Micro Technology

B. Feldeffekttransistoren  Übung am 22. Mai 06, 18 Uhr

 

1. Weite der Raumladungszone: Stellen sie die Gesamtladung an den Orten (x) im Bereich der Raumladungszone eines pn-Übergangs auf. Vergessen sie nicht die ionisierten Dotieratome. Nehmen sie an, die beiden Teile der RLZ erstreckten sich bis x_n und x_p. Stellen sie die Poisson-Gleichung auf und integrieren sie über das Gebiet, in dem das E-Feld ungleich Null ist (d.h. von x_p bis x_n). Im metallurgischen pn-Übergang lässt sich dann E_max leicht angeben. Integrieren sie die Poissongleichung unter Verwendung von E_max. Benutzen sie weiterhin die Näherung, dass die Diffusionsspannung U_Diff = ½ E_max* W ist, wobei W die Weite der Raumladungszone beschreibt. Damit erhalten sie einen Ausdruck für die Weite der Raumladungszone unter Verwendung von U_Diff,, N_A und N_D.

 

2. Raumladungszone: Welche Ausdehnung hat eine RLZ für einen pn-Übergang mit N_A= 10¹⁷ und N_D= 5*1O¹⁵ cm^-3? Eine genaue Formel für die Weite der RLZ lautet (unter Berücksichtigung der Majoritätsladungsträgerüberschüsse)

 

3. Ein MOSFET hat ein 40 nm dickes Gateoxid.

a) Berechnen sie die Flächenkapazität des Bauelementes.

b) Berechnen sie den Steilheitskoeffizienten K für µ_n= 700 cm²/Vs und eine Kanallänge von 5 µm und –weite von 500 µm.

c) Welche Steilheit S ergibt sich für einen solchen Transistor, wenn er eine Einsatzspannung von
U_T=-1,5 Volt hat bei einer Gatespannung U_G 3 Volt und ggf. U_DS = 1 Volt?
Was ändert sich für U_DS =0 5 Volt?

 

4. Sourceschaltung. Diese Schaltung ist die gewöhnlichste Anwendung von FET.

Es seien U_B=5V, R_Drain = 1 kohm, K=4mA/V² und U_th=1 Volt. Skizzieren sie den U_e / U_a – Verlauf und stellen sie eine einfache Gleichung für U_a auf, wenn wir annehmen, dass I_aus vernachlässigt werden darf.