24小时联系电话:18217114652、13661815404
中文
技术专题
NDR漏扩散
半导体器件的制造是通过扩散进行的。在高温下扩散半导体材料中的杂质原子会将掺杂剂原子引入硅中。扩散时间的长短和温度决定了掺杂剂渗透的深度。
在另一方面，电流由于电荷载流子的扩散而流动。热能使载流子随机移动。随机运动不会建立载流子的净流量或净电流。离开某个位置的每个载体都会被另一个载体替代。引入载流子梯度导致载流子从高密度区域扩散到低密度区域。
金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）的构建始于在连接至栅极端子的基板上沉积氧化物层。该氧化物层用作栅极和衬底之间的绝缘体。MOSFET之所以工作是因为具有重掺杂区域的轻掺杂衬底的扩散。取决于MOSFET的结构是N沟道还是P沟道MOSFET，我们可能会看到轻掺杂的P型衬底和两个重掺杂的N型区域，或者轻掺杂的N型衬底和两个重掺杂的N型区域掺杂的P型区域。
在MOSFET中，扩散形成了器件的源极，漏极和沟道。将重掺杂区扩散到轻掺杂区上形成通道。MOSFET的源极和漏极通过通道连接。将栅极与MOSFET中的通道隔离开来，可以向栅极施加正电压或负电压，以控制器件的操作。施加负偏置电压会使MOSFET在耗尽模式下工作。栅极上的正偏置电压使MOSFET以增强模式工作。
扩散还可能导致MOSFET中产生寄生效应。允许MOSFET工作的相同结构也会在器件中引入寄生电容。由于绝缘层将漏极和源极与栅极分开，PN结在漏极和源极之间形成寄生二极管。漏极-源极电容又变成寄生二极管的结电容。当我们使用功率MOSFET时，寄生电容会在某些频率和开关速度下限制MOSFET的工作。
FET新技术
当前的MOSFET具有低陷阱密度和沟道中的低掺杂。
一次，MOSFET和互补MOSFET提供了电子设备所需的功率效率和可扩展性。当前的MOSFET继续具有低陷阱密度和沟道中低掺杂。但是，由于亚阈值区域中传输特性的陡度存在局限性，因此MOSFET无法缩放。陡峭的斜率会导致电子开关中的电流从OFF迅速变为ON。
但是，如今，对节能，可扩展设备的需求已经引入了新型的场效应晶体管（FET），例如隧道FET和负电容场效应晶体管（NC-FET）。这些设备中的每一个都会产生一个陡峭的斜率。
简而言之，NC-FET的结构用铁电材料薄层补充了MOSFET中的氧化层。添加铁电层会增加负电容并产生陡峭的倾斜效应。在规定的电压下，铁电材料变为反极化；电压降低会导致电荷增加。结果，NC-FET在更低的电源电压下降低了功耗和导通电流。通过随着电源电压的增加而增加的阈值电压，可扩展性得到改善。所有这些都可以追溯到简单的扩散概念。
SPICE仿真可以显示NC-FET提供差分增益的能力，再加上较大的信号增益，可实现无滞后，最小亚阈值摆幅。因此，对于用于消费类，工业，医疗，航空航天和军事设备的超低功耗，高度便携的应用，NC-FET已成为可行的选择。例如，扩散加权成像设备获得了使用较少功率并获得便携性的潜力。通过更快速的MRI扫描，可以发现这种可携带性的优势，这种扫描可以发现脑损伤并导致更快的治疗。
功率MOSFET的SPICE模型
NDR漏扩散
NC-FET还具有漏极电流在漏极-源极增加至饱和时减小的优点。当漏极电流降低时，该器件具有负差分电阻（NDR）。NDR漏极扩散会在FET组件的阈值区域产生陡峭的传输斜率。动态电阻具有根据流经电阻器的电流或施加到电阻器的电压而变化的瞬时电阻。查看动态电阻器的电流-电压曲线时，我们在曲线的两端看到正电阻，而在中间看到负电阻。电流或电压的增加导致负差分电阻增加，而正电阻减小。
基于负差分电阻的设备和电路可用作振荡器，倍频器和存储设备。在短通道NC-FET中，NDR将正输出电导减小到接近零的值，并产生高电压增益。组件和电路设计可以通过使铁电层和氧化层之间的电容匹配以及控制漏极和栅极之间的电容来优化NDR。