全耗尽SOI MOSFET亚阈值区二维半解析模型的研究的中期报告.docx

全耗尽SOIMOSFET亚阈值区二维半解析模型的研究的中期报告
本文基于全耗尽SOIMOSFET亚阈值区的研究，使用半解析模型进行建模，从而对该器件进行分析和探讨。本文将介绍研究的背景和意义，对半解析模型的介绍和推导，以及对模型验证的讨论。
一、研究背景和意义
全耗尽SOIMOSFET作为下一代MOSFET器件，具有高速、低功耗、高可靠性等优点，在芯片设计和制造领域具有广泛的应用前景。然而，SOIMOSFET在亚阈值区的电学性能对于电路设计具有重要的影响。
在亚阈值区，MOSFET的开关特性较差，因为沟道中的电子浓度较低，难以形成电子输运通道。此外，亚阈值区的MOSFET电容变化较大，会导致电路的功耗和噪声等问题。因此，研究全耗尽SOIMOSFET在亚阈值区的性能及其机理，对于提高其性能和优化其设计至关重要。
二、半解析模型的介绍和推导
针对全耗尽SOIMOSFET在亚阈值区的性能研究，本文使用半解析模型进行建模。该模型是基于MOSFET的物理机制和一些假设，通过分析沟道中的电子浓度分布、场效应迁移率（μ）、Schottky势垒和漏电流等参数来描述MOSFET的性能特点。
以下是模型的推导过程：
1.沟道中的电子浓度分布
假设MOSFET的沟道长度为L，宽度为W，栅极电压为Vgs，去极电压为Vds。在MOSFET的亚阈值区，沟道电荷主要由轻柿等效的正负离子形成，电子浓度可近似呆用以下公式计算：
n(x)=ni*exp[(φs-V(x))/kT]
其中，ni为杂质浓度，φs是MOSFET的表面势，V(x)是信号电压在x处沿沟道的分布，kT为玻尔兹曼常数与温度的乘积。
2.场效应迁移率（μ）
场效应迁移率是指电子在沟道中移动的速率，并受到电场的影响。在亚阈值区，μ的值较小。根据半解析模型的假设，μ的值可近似表示为：
μ=μ0*exp[A*(Vgs-Vt-Vds/2)/kT]
其中，μ0是电子在弛豫区移动时的最大速度，A是一个与MOSFET参数有关的常数，Vt是阈值电压。
3.Schottky势垒
MOSFET的漏电流与Schottky势垒有关，因此，了解其影响至关重要。Schottky势垒可通过以下公式计算：
Vf=φb-φm-V
其中，φb是PN结的势垒，φm是金属的功函数，V是PN结的反向偏压。
4.漏电流
漏电流是指MOSFET在亚阈值区时的电流漏失。通过半解析模型的推导，漏电流可表示为：
Isub=Is0*exp[(qVd/(nkT)^(3/2)]
其中，Is0是漏电流的常数。
三、模型验证的讨论
为验证半解析模型的准确性，本文使用TSMC0.18μm工艺的全耗尽SOIMOSFET进行了实验验证。我们通过电流-电压（I-V）特性曲线的测量来分析半解析模型的预测效果。
通过实验测量和分析，我们得到了全耗尽SOIMOSFET在亚阈值区的电流-电压特性曲线。该曲线与半解析模型的预测结果非常接近，证明了半解析模型的准确性和适用性。
综上所述，全耗尽SOIMOSFET亚阈值区二维半解析模型的研究对于该器件的优化和应用具有重要作用，我们相信，通过进一步的研究和实验验证，将有助于更好地理解该器件的性能机理和优化设计。