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Modelagem, simulação e fabricação de circuitos analógicos com transistores SOI convencionais e de canal gradual operando em temperaturas criogênicas (2008)

  • Authors:
  • Autor USP: SOUZA, MICHELLY DE - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PSI
  • Subjects: TRANSISTORES (MODELAGEM); DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS; CIRCUITOS ANALÓGICOS; MEDIDAS ELÉTRICAS
  • Language: Português
  • Abstract: Neste trabalho apresentamos a análise do comportamento analógico de transistores MOS implementados em tecnologia Silício sobre Isolante (SOI), de canal gradual (GC) e com tensão mecânica aplicada ao canal, operando em baixas temperaturas (de 380 K a 90 K), em comparação com dispositivos SOI convencionais. Este estudo foi realizado utilizando-se medidas experimentais de transistores e pequenos circuitos fabricados, bem como através da utilização de simulações numéricas bidimensionais e modelos analíticos. No caso dos transistores de canal gradual, inicialmente foi proposto um modelo analítico contínuo para a simulação da corrente de dreno em baixas temperaturas. Este modelo foi validado para temperaturas entre 300 K e 100 K e incluído na biblioteca de modelos de um simulador de circuitos. Foram analisadas características importantes para o funcionamento de circuitos analógicos, tais como a distorção harmônica de dispositivos operando em saturação e o descasamento de alguns parâmetros, como tensão de limiar e corrente de dreno, em diversas temperaturas. No caso da distorção, foi verificada uma melhora significativa promovida pela utilização da estrutura de canal gradual, ultrapassando 20 dB em 100 K. O descasamento apresentou piora em relação ao transistor convencional, devido a imperfeições de alinhamento que podem ocorrer no processo de fabricação, principalmente na etapa de definição da região fracamente dopada do canal. Foi observada uma piora de até 2,5 mVna variação da tensão de limiar e mais de 2% na corrente de dreno, em temperatura ambiente, em relação ao transistor uniformemente dopado. O impacto da utilização de transistores GC SOI em espelhos de corrente e amplificadores de dreno comum também foi também avaliado. ) Os resultados experimentais mostraram que a estrutura de canal gradual é capaz de promover a melhora no desempenho destes dois blocos analógicos em comparação com transistores uniformemente dopados em todo o intervalo de temperaturas estudado. Amplificadores de dreno comum com ganho praticamente constante e próximo do limite teórico e espelhos de corrente com precisão de espelhamento superior àquela apresentada por transistores convencionais, com maior excursão de saída e resistência de saída foram obtidos. Foram também comparadas características analógicas de transistores SOI com tensão mecânica uniaxial e biaxial agindo sobre o canal em função da temperatura. Os resultados obtidos indicam que a tensão mecânica sobre o canal resulta em ganho de tensão melhor, ou no mínimo igual, àquele obtido com um transistor convencional com as mesmas dimensões e tecnologia
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 16.10.2008
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      SOUZA, Michelly de; PAVANELLO, Marcelo Antonio. Modelagem, simulação e fabricação de circuitos analógicos com transistores SOI convencionais e de canal gradual operando em temperaturas criogênicas. 2008.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2008. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012009-161414/ >.
    • APA

      Souza, M. de, & Pavanello, M. A. (2008). Modelagem, simulação e fabricação de circuitos analógicos com transistores SOI convencionais e de canal gradual operando em temperaturas criogênicas. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012009-161414/
    • NLM

      Souza M de, Pavanello MA. Modelagem, simulação e fabricação de circuitos analógicos com transistores SOI convencionais e de canal gradual operando em temperaturas criogênicas [Internet]. 2008 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012009-161414/
    • Vancouver

      Souza M de, Pavanello MA. Modelagem, simulação e fabricação de circuitos analógicos com transistores SOI convencionais e de canal gradual operando em temperaturas criogênicas [Internet]. 2008 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012009-161414/

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