Estudo do ponto invariante com a temperatura (ZTC) em transistores nanofolhas com porta ao redor (GAA-Nanosheet)

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Coelho, Carlos Henrique Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Engenharia elétrica; Semicondutores; Sistemas eletrônicos; Transistores
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/204738

Neste trabalho, foram avaliados os parâmetros básicos de transistores de nanofolhas de silício de porta ao redor (GAA-nanosheet) a fim de entender melhor o funcionamento do dispositivo e alimentar o modelo Camilo-Martino (CM) para avaliar se o mesmo pode ser utilizado como ferramenta para auxiliar os projetistas de circuitos integrados na polarização dos circuitos uma vez que é desejável a estabilidade dos circuitos com a temperatura. O modelo Camilo-Martino (CM) calcula o ponto invariante com a temperatura (VZTC), ou seja, o ponto de polarização de porta que resulta em uma corrente de dreno (ID) constante (IZTC), com a variação de temperatura. Os parâmetros analisados, que estão diretamente relacionados com o modelo Camilo-Martino (CM), são: a tensão de limiar (VT), inclinação sublimiar (SS), mobilidade dos portadores (µ) e transcondutância (gm). Também foi necessário efetuar a análise da variação de VT e de gm com a temperatura, para que desta forma fosse possível avaliar o comportamento do modelo Camilo-Martino (CM) para esta tecnologia. Os resultados para ambos os tipos de canal (P e N) mostraram um bom ajuste na região linear de operação, ficando o erro inferior a 7% do valor de VZTC. Foi mostrado também que para os dispositivos de comprimento de canal de 28nm o erro apresentado ficou ligeiramente maior que para os transistores de comprimento de canal de 70nm e 200nm devido ao início da influência do efeito de canal curto e da forte influência da resistência série. Quando avaliados em saturação, estes dois efeitos indesejados passam a ter maior influência no comportamento do transistor e uma vez que o modelo adotado não os considera, o erro aumentou razoavelmente para os transistores mais curtos. No entanto, sabendo-se que usualmente falamos de saturação para aplicações analógicas e que neste campo nunca utilizamos o comprimento de canal mais curto permitido pelo nó tecnológico devido à degradação de sua performance analógica, quando avaliados os comprimentos de canal de 70nm e 200nm, o modelo apresentou valores mais próximos dos extraídos experimentalmente apresentando um erro médio de 17,23% para canal N e 20% para canal P. Porém considerando a simplicidade do modelo e a pequena variação em corrente causada por este erro consideramos o modelo como uma boa ferramenta para estimar o ponto de polarização invariante com a temperatura. O modelo Camilo-Martino (CM) apresentou alta sensibilidade aos parâmetros, ΔVT/ΔT e fator c, principalmente em saturação uma vez que para esta tecnologia esses parâmetros tornaram-se muito pequenos, fazendo com que em pequenas mudanças nos valores destes fatores, o modelo sofra grande variação. Além do modelo, a partir dos dados experimentais foi mostrado que os transistores fabricados em nanofolhas de silício possuem um altíssimo controle das cargas no canal, resultando em uma pequena influência dos efeitos de canal curto, mas em contrapartida apresentaram uma forte influência da resistência série, que se torna mais importante para os dispositivos mais curtos.