Пороговое напряжение - транзистор
Cтраница 4
В исходном состоянии ( непосредственно после изготовления) заряд на плавающих затворах бистабильных транзисторов отсутствует и транзисторы находятся в закрытом состоянии, что соответствует хранению во всех ЗЭ нулевой информации. При записи единичной информации на выбранную числовую шину подается напряжение, открывающее МДП транзисторы, затворы которых подключены к данной шине. Одновременно на разрядные шины выбранных ЗЭ подается большое напряжение, которое вызывает лавинный пробой р-п-пе-реходов стоков бистабильных МДП транзисторов и инжекцию носителей заряда в диэлектрик. Накопление инжектированных носителей на плавающем затворе изменяет пороговое напряжение бистабильного транзистора настолько, что транзистор переходит в. Поскольку на невыбранных разрядных шинах поддерживается низкий потенциал, изменения состояния связанных с этими шинами бистабильных транзисторов не происходит. Подобным образом производится построчная запись информации в матрицу. [46]
До прихода тактового импульса Ф3 на оконечный ПЗС первой цепочки на металлизированный электрод / подается импульс, достаточный для открывания МДП транзистора и сообщения диффузионной области 2 потенциала, равного напряжению внешнего источника. После окончания импульса на электроде / диффузионная область 2 изолируется от области 3 и оказывается под плавающим потенциалом. С приходом тактового импульса Ф3 диффузионная область 2 соединяется с потенциальной ямой оконечного ПЗС, и потенциал ее определяется зарядовым состоянием этой ямы. Если заряд в потенциальной яме отсутствует ( логический 0), то потенциал диффузионной области 2 и соединенного с ней электрода 4 остается достаточно большим ( больше порогового напряжения МДП транзистора), чтобы во время действия тактового импульса Ф1 вызвать ин-жекцию носителей заряда из диффузионной области 3 в ПЗС, расположенный во второй цепочке. [47]
Важнейшим этапом изготовления КМДП-ИМС является создание с помощью диффузии изолированных областей р-типа для последующего формирования в них МДП-транзисторов с каналами га-типа. Диффузию следует проводить на большую глубину и с очень высокой точностью при использовании малой концентрации легирующей примеси, так как от концентрации примесей зависят пороговое и пробивное напряжения МДП-транзисторов с каналами n - типа. Поверхностная концентрация диффундирующей примеси и поверхностная плотность зарядов в окисле QOK под затворами определяют соотношение между напряжениями транзисторов с каналами р - и - типов. Увеличение плотности QOK может уменьшить пороговое напряжение для транзисторов с каналом n - типа и одновременно увеличить его для транзисторов с каналом р-типа. Поэтому величины пороговых напряжений транзисторов этих двух типов очень трудно согласовать. [48]
Так, например, материалы типа антимонида индия, которые вследствие сравнительно узкой запрещенной зоны, отделяющей валентную зону от зоны проводимости, имеют при комнатной температуре ( 273 К) слишком большую концентрацию носителей заряда или недостаточно высокую их подвижность, при температуре жидкого азота ( 77 К) или жидкого гелия ( 4 К) приобретают свойства, делающие их приемлемыми для микроэлектроники. Исходя из этого, в настоящее время ведутся исследования режимов работы различных электронных элементов и интегральных схем при низких температурах, причем эксперименты осуществляются также с элементами и ИС из кремния и арсенида галлия. Поэтому и возникло понятие криомикроэлектроники. Помимо всего прочего переход к низким температурам дает еще одно преимущество: становятся меньше пороговые напряжения транзисторов, что позволяет снизить рабочие уровни напряжения и мощности рассеяния. Благодаря увеличению подвижности носителей заряда существенно повышается быстродействие элементов при низких температурах. [49]
 |
Динамический запоминающий элемент на трех транзисторах с каналами р-типа. [50] |
Одним из существенных достоинств ЗУ на магнитных накопителях является их энергонезависимость. Информация на ЗУ с такими накопителями сохраняется при отключенных источниках питания. В процессе разработки энергонезависимых ЗУ на МДП транзисторах хорошие результаты были получены при использовании двухслойных диэлектриков. Слой окиси кремния толщиной 1 - 2 нм выращивается на поверхности кремниевой подложки. Второй диэлектрический слой, выполненный из нитрида кремния, имеет толщину 30 - 60 нм. В ловушках, образующихся на границах раздела этих двух слоев, накапливается заряд, полярность которого влияет на пороговое напряжение транзистора. Изменение полярности заряда происходит в момент записи. Импульс записи амплитудой 35 В вызывает туннелирование зарядов через тонкий слой окисла кремния в подложку. Импульс обратной полярности возвращает систему в исходное состояние. Считывание информации производится импульсами амплитудой - 6 В. Время энергонезависимого хранения информации в МНОП ЗУ уже достигает около года. Быстродействие ЗУ в режиме считывания составляет 500 не. [51]
Он позволяет прогнозировать изменения свойств отдельных элементов, когда осуществляют уменьшение их линейных размеров. Так, например, время переключения транзистора должно уменьшиться вдвое, если все его размеры сокращаются наполовину. Этот прогноз опирается на результаты, полученные в ходе решения математических уравнений, с помощью которых описываются элементы. Однако он непригоден, когда краевые условия, используемые при решении уравнений, не допускают соответствующего масштабирования. Более серьезная проблема состоит в том, что напряжение, приложенное к стоку, не может быть выбрано произвольно малым: по соображениям физического плана его значение должно превышать величину, равную примерно 2 В, а если необходимо обеспечить совместимость с ТТЛ ИС, то его следует поддерживать равным 5 В. В столь сильных полях происходит разогрев электронов, и их средняя скорость возрастает настолько, что они проникают в оксид затвора и там попадают в ловушки зарядов ( отчего пороговое напряжение транзистора изменяется) или же проходят туннельно через всю толщину затворного оксида, что также вызывает резкое искажение функциональных характеристик МОП-транзистора. Физические ограничения, определяющие пределы дальнейшего уменьшения размеров элементов и необходимых для их изготовления вспомогательных структур средствами полупроводниковой технологии, в настоящее время хорошо изучены. [52]
Улучшение быстродействия при одновременном снижении мощности можно получить, применяя в логических ключах принцип дополнительной симметрии. В таких схемах вместо коллекторных ( сто-ковых) резисторов используются транзисторы противоположного типа проводимости. В статическом состоянии из двух последовательно включенных транзисторов один всегда открыт, а другой заперт. При изменении полярности напряжения на входе ключа транзисторы меняют состояния. Благодаря отсутствию резисторов схема имеет низкое выходное сопротивление. В схемах с дополнительной симметрией мощность потребляется только во время переключения транзисторов. Для получения низкой мощности переключения напряжение питания Еп следует снижать до минимально возможной величины. При определении минимального Еи следует учесть, что пороговое напряжение для МОП-транзисторов с - каналом обычно меньше порогового напряжения транзисторов с р-каналом. Для большинства практических случаев, когда основными требованиями остаются стабильность и быстродействие схемы, Еа должно быть значительно выше порогового напряжения МОП-транзистора с р-каналом. [53]
Страницы: 1 2 3 4