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半导体学报 2008
The Theory of Field-Effect Transistors XII.The Bipolar Drift and Diffusion Currents(1-2-MOS-Gates on Thin-Thick Pure-Impure Base)
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Abstract:
上篇论文(XI)报告双极场引晶体管的电化电流理论,这篇论文(XII)报告飘移扩散理论. 两篇都讨论了单栅双栅,纯基不纯基,薄基厚基的情形. 两篇都用表面及内部电势作为参变量耦合电压方程和电流方程. 在这飘移扩散理论中,有许多电流项,属飘移电流的用迁移率因子标识,属扩散电流的用扩散率因子标识. 给出完备飘移扩散解析方程,用以计算四种常用MOS晶体管的直流电流电压特性. 飘移电流有四项:一维体电荷漂移项,一维载子空间电荷漂移项,一维横向电场漂移项,二维漂移项. 扩散电流有三项:一维体电荷扩散项,一维载子空间电荷扩散项,二维扩散项. 现有的晶体管理论都没认识到一维横向电场漂移项. 当基区几乎是纯基,这项贡献显著,约总电流的25%. 二维项来自纵向电场的纵向梯度,它随德拜长度对沟道长度比率的平方按比例变化.当沟道长度为25nm,几乎纯基时, (LD/L)2=1E6,杂质浓度1E18cm-3时, (LD/L)2=1E-2.