Desenvolvimento de modelos de simulação para transistores MOS a temperaturas criogênicas (77K)

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Lester de Abreu Faria
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Tecnológico de Aeronáutica
• Palavras-chave em Português: Criogenia; Semicondutores; Desenvolvimento de software; Software de domínio público; Termodinâmica; Computação
• Link de acesso: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3106

Esta tese apresenta a modelagem de transistores MOS a temperaturas criogênicas (77K). Considerando-se que os transistores MOS são os blocos básicos para a construção de circuitos integrados e que o projeto de circuitos mistos a temperaturas criogênicas ainda hoje se mostra como um grande desafio para a comunidade científica e industrial devido à falta de modelos de simulação confiáveis e precisos, o presente tema reveste-se da mais alta relevância acadêmica e estratégica para o país. Duas ferramentas computacionais open-source (PExPY e SimulPY) baseadas no modelo EKV2.6 foram desenvolvidas para a implementação de um método físico inovador de criação de bibliotecas de simulação, apresentando erros relativos menores que 1,1 e 7% respectivamente. Dois novos modelos e uma macro-célula SPICE foram propostos. O primeiro modifica as equações que regem o comportamento dos parâmetros semicondutores, adaptando-os à física de temperaturas criogênicas. O segundo propõe funções de ajuste para o comportamento MOS, e facilita a construção de uma macro-célula SPICE, que torna todas as alterações transparentes ao usuário. A modelagem de três diferentes tecnologias (MOSIS 0,35m, XFAB 0,18 m e CI ALD 1105) com transistores NMOS e PMOS demonstra a correção, acurácia e viabilidade do método e dos modelos propostos. Resultados de simulações realizadas a partir dos três modelos apresentam erros relativos médios menores que 10% em todas as regiões de operação, quando comparados com resultados experimentais.