ВАХ одноэлектронного транзистора

Подберем напряжение сток-исток при нулевом напряжении на затворе, соответствующее заряду, равному одному (или нескольким) электрону.

Это напряжение равно:

 

При этом напряжение на квантовой точке будет:

 

При данном напряжении сток-исток подберем напряжение на затворе соответствующее n+1 электрону (в данном случае 2-му):

Соответствующее напряжение на КТ:

Аналогично, для n+2 электрона:

Рис. 8.10. Зависимость количества электронов на КТ от напряжения на затворе, при напряжении исток-сток 0, 67 В

Проведем преобразования, чтобы переменной было только напряжение на затворе:

Рис. 8.11. Темп туннелирования на истоке и стоке, с от напряжения на затворе, В

 

Излом ВАХ наблюдается при напряжениях на затворе VG = 0, 66; 1, 3;
1, 99 В, соответствующих туннелированию 2-го, 3-го и 4-го электронов.
Вблизи этих напряжений темп туннелирования Ais(VG).
В остальном диапазоне напряжений темп туннелирования Adr(VG).
Умножая темп туннелирования на заряд электрона и на множитель, переводящий ток в единицы нА получим ВАХ транзистора.

 

Рис. 8.12. ВАХ одноэлектронного транзистора. Ось ординат - ток транзистора, нА, ось абцисс - напряжение на затворе, В

 

Частота туннелирования электронов, Гц

Мощность переключения транзистора, Вт

Как видно из рис. 8.12 ВАХ транзистора имеет ступенчатый вид. Это позволяет использовать данные приборы в цифровых устройствах, в том числе, в устройствах " многоуровневых логик". В частности на одноэлектронном транзисторе, например, может быть собран входной каскад АЦП.

Задание на выполнение второй части работы

1. Ознакомиться с теорией.

2. Выбрать вариант задания из таблицы 3.

3. Составить собственный расчетный файл.

4. Выполнить все необходимые расчеты.

5. Построить ВАХ транзистора.

6. Провести оптимизацию устройства (изменить конструкцию, подобрать материалы) с целью снижения мощности переключения.

7. Предложить технологию изготовления устройства.

8. Составить отчет с выводами и рекомендациями.

 

 

Литература

1. Березин Г. Н., Никитин А. В., Сурик Р. А. Оптические основы контактной фотолитографии. - М.: Радио и связь, 1982. - 104 с.

2. Борн М., Вольф Э. Основы оптики: Пер. с англ./ Под ред. Г. П. Мотулевич.- 2-е изд. - М.: Наука, 1973. - 720 с.

3. Федотов Я. А., Поль Г. Фотолитография и оптика. - М.: Сов. Радио; Берлин, Техника, 1974. – 392 с.

4. Фриш С. Э., Тиморева А. В. Курс общей физики. Т. III. Оптика. Атомная физика. – 4-е изд. – М.: Гостехиздат, 1957. – 608 с.

5. Ландсберг Г. С. Оптика. – 5-е изд. – М.: Наука, 1976 – 720 с.

6. Горелик Г. С. Колебания и волны.- М.: Наука, 1970. – 720 с.

7. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике: Пер. с англ./ Под ред. И. Г. Араманович. – 2-е изд. – М.: Наука, 1970. – 720 с.

8. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: Учеб. пособие. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1979.

9. В. А. Никоненко. Математическое моделирование технологических процессов: Моделирование в среде MathCAD. Практикум / Под ред. Г.Д. Кузнецова.

10. Физика полупроводниковых приборов: в 2-х книгах. Пер. с англ. - 2-е перераб и доп. изд.- М.: Мир, 1984.

11. Рындин Е. А., Коноплев Б. Г. Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. - Таганрог: изд-во ТРТУ, 2001.

12. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем: Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.

13. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб. пособие для вузов в 10 Т. Т.3. Квантовая механика (нерелятивисткая теория) -4-е изд., испр. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.

14. В. В. Махро [email protected]

15. Ч. Пул, Ф. Оуэнс. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2005.

16. http: /www.exponenta.ru/educat/systemat/tikhonenko/book1/7.asp

17. З. Флюге. Задачи по квантовой механике. Т.1. М. Мир. 1974.

18. К. В. Шалимова. Физика полупроводников. Учебное пособие для вузов, М., Энергия, 1971.

19. Л. С. Стильбанс. Физика полупроводников. М., " Советское радио", 1967.

20. Херман М. Полупроводниковые сверхрешетки: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.

21. Абаренков И. В., Загуляев С. Н. Простейшие модели в квантовой механике: Учеб. пособие.-СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004.

22. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы/Под ред. Лучинина В. В., Таирова Ю. М. - М.: ФИЗМАИЛИТ, 2006.

23. http: //www.ioffe.ru/SVA/Semicond/AlGaAs/

Дополнительная литература

1. Бубенников А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем: Учеб. пособие. -М.: Высш. шк., 1989.

2. Малер Р., Кейминс Е. Элементы интегральных схем: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 630 с.

3. Интегральные схемы на МДП приборах. Пер. с англ. Под редакцией А. Н. Кармазинского. М.: Мир, 1975.

4. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов/Под. Ред. П. Антонетти, Д. Антониадиса, Р. Даттона, У. Оулдхема: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1988.

5. Ричман П. Физические основы полевых транзисторов с изолированным затвором. Пер. с англ., под ред. Смолко Г. Г. Изд. «Советское радио», 1971.

 

⇐ Предыдущая234567891011

Поделиться: