2.3 Электронный транспорт в субмикронном транзисторе с барьером Шоттки

Особенность процессов, протекающих в приборах на основе GaAs при уменьшении длины можно понять, рассматривая короткие структуры , где - области, являются областями с повышенным содержанием донорной примеси (см^-3) с размером 0,2 мкм. - область (канал диода с длиной ) легирована до концентрации см^-3 с размером 0,4 мкм при подаче постоянного напряжения.

На рис. 2.3 показано распределение величины дрейфовой скорости в диоде общей длиной 0,4 мкм из которого видно, что в диоде вблизи катодного контакта существует область, где величина скорости заметно выше чем в остальной части диода.

Размер этой области около 0,2 мкм. Это и есть область так называемого пространственного overshoot. Следовательно если уменьшать длину канала до величин сравнимых с 0,2 мкм влияние неоднородного распределения скорости будет увеличиваться.

Рассматривались полевые транзисторы с барьером Шоттки с общей длиной 1 мкм и 0.6 мкм. Канал транзистора имел легирование см^-3. Длина истока и стока для транзистора с длиной 1 мкм была взята 0,25 мкм, для транзистора с длиной 0,6 мкм она составила 0,15 мкм. Размеры затвора меньше 0,125 мкм и 0,075 мкм соответственно для обоих размеров.

Результаты расчета распределения потенциала в диоде показаны на рис. 2.3 и 2.4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.3 Распределение величины дрейфовой скорости в диоде

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.4 Распределение величины потенциала по расчетной области транзистора

Рис. 2.5 Расположение эквипотенциальных линий внутри транзистора

Как видно, из приведенных зависимостей вблизи отрицательно заряженного затвора формируется область с отрицательным потенциалом, вытесняющим электроны из канала.

Действие потенциала затвора на распределение электронов в канале и эффективную толщину канала иллюстрировано на рис 2.6 для трех значений напряжения на затворе: -0,2 В, -0, 5 В и -0, 8 В.

Видно уменьшении эффективного размера канала приблизительно в 2 раза при изменении напряжения от -0,2 В, -0, 5 В и -0, 8 В

а) б) в)

Рис. 2.6 Распределение электронов в транзисторе при трех напряжениях на затворе

Результирующие выходные и переходные характеристики транзисторов с длиной 1 мкм и 0,6 мкм показаны на рис. 2.7-2.10

1 - -0,2 В; 1 - 0,1 В; 1 - 0,4 В;

Рис. 2.7 Выходные характеристики транзистора с длиной 1 мкм.

1- 0,1 В ; 2- 0,2 В ; 3- 0,5 В ; 4- 0,8 В ;

5- 1,0 В ; 6- 1,2 В ;

Рис. 2.8 Переходные характеристики транзистора с длиной 1 мкм

1 - -0,2 В; 1 - 0,1 В; 1 - 0,4 В;

Рис. 2.9 Выходные характеристики транзистора с длиной 0,6 мкм

1- 0,2 В ; 2- 0,45 В ; 3- 1,0 В ; 4- 1,2 В.

Рис. 2.10 Переходные характеристики транзистора с длиной 0,6 мкм

По полученным характеристикам видно, что в целом они соответствуют характеристикам полевых транзисторов с барьером Шоттки. Отличием есть отсутствие выраженного участка насыщения.

Это объясняется тем, что процессы переноса носителей заряда в этих приборах связаны с дрейфом носителей и вид выходной характеристики соответствует зависимости от напряжения средней скорости носителей в канале. Уменьшение длины приводит к снижению интенсивности рассеяния и соответственно с невозможностью рассеивания на фононах. Движение носителей приобретает баллистический характер, что отчетливо демонстрируют характеристики прибора с 0,6 мкм. Начальные участки практически линейные - рассеяния нет, пролет бесстолкновительный.