Estudo da transcondutância e da razão da transcondutância sobre a corrente de dreno SOI nMOSFET de porta em formato de anel circular utilizando tecnologia SOI CMOS de 0,13 um

Abstract

Neste trabalho é apresentado o estudo comparativo entre o comportamento da transcondutãncia e da razão da transcondutãncia em função da corrente de dreno normalizada em função da razão de aspecto do SOI nMOSFET convencional e o de porta circular, parcialmente depletados dde tecnologia de 0,13um, que foram fabricados no IMEC Bélgica. Os efeitos de assimetria entre as regiões de fonte e dreno são considerados neste trabalho. Na primeira etapa foram realizados o tratamento e análise da parte experimental, onde pode-se notar que nas curvas da corrente de dreno normalizada versus a sobretensão de porta, para valores maiores que 600 mV, o dispositivo de porta em anel circular na configuração de dreno interno, apresenta maiores valores de corrente de dreno se comparado com os demais. Buscando-se entender este aumento, realizaou-se o logaritmo da curva da corrente de dreno normalizada pelo fator geométrico em função da sobretensão de porta, onde verificou-se que a configuração de dreno interno apresenta o efeito do transistor bipolar parasitário, para valores de Vds maiores que 200mV. Tentando confirmar este feito, realizaou-se novos ensaios, onde foi possível comprovar o efeito do transistor bipolar parasitário, determinando-se valores de acionamento e desacionamento do mesmo. Posteriormente foi determinado o valor da transcondutãncia e novamente para asm mesmas condições, verificou-se o efeito do transistor bipolar parasitário, determinando os pontos de acionamento e desacionamento. Para as curvas da razão da transcondutância sobre a corrente de dreno em função da corrente de dreno normalizada pela razão de aspecto, a qual é utilizada para aplicações analógicas, como por exemplo amplificadores operacionais de transcondutância (OTA), verificou-se que o SOI MOSFET de porta em anel circular na configuração dreno externo apresentou maiores valores nas regiões de inversão fraca e moderada, sendo ideal para aplicações de alto ganho de tensão. Na região de inversão forte, onde busca-se maiores respostas de frequência, os dispositivos circulares apresentaram resultados similares ao convencional. Na segunda etapa foram realizadas simulações numérica tridimensionais, onde verificou-se que o SOI nMOSFET de porta em anel circular na configuração de dreno externo apresentou maiores valores na região de inversão fraca e moderada, na região de inversão forte, indicada para resposta em frequência, os dispositivos circular e convencional apresentaram resultados similares.

In this work, it is presented the comparative study between the behavior of the transcondutance and the ratio of transcondutance according to the drain normalizaed current according to ratio function of the geometric factor of conventional and circular gate SOI MOSFET, partially depleted of 0,13um CMOS technology, that has fabricated in IMEC/Belgian. The effects of asymmetric between the source and drain regions are considered here. In the first phase were performed the treatment of processing and analysis the experimental results, where it was observed that, on drain normalized current versus overvoltage gate curve, for values higher than 600 mV, the circular gate device in the internal configuration, present higher values of current drain if compared than the others. Seeking understand this effect, we performed the logarithm of the drain current normalized by geometric factor function of overvoltage gate curve, where to verified the internal drain configuration has the single transistor latchup effect, determining the values of turn on and turn off the parasitic transistor. Thereafter was determined the transcondutance value and again, for the same situation, checking the single latchup effect and was possible to determinate the turn-on and thurn-off. For the transcondutance over drain current ratio, have used in analogic applications, for example operational transcondutance amplifier (OTA), and we checked that the SOI MOSFET circular gate external configuration persented higher values in the weak and moderate region, have been ideal for applications of high voltage. In the strong region, where look for greater frequency answers, the circular devices show the results similar to the bulk device. In the second step three-dimensional numerical simulations had performed, where it has been observed that the SOI nMOSFET circular gate in external configuration presented higher voltage. In the strong region, where we look for greater frequency answers, the circular devices show the results similar to the bulk device.