MOS FieldEffect Transistors MOSFETs 1 Struktur dan Cara

MOS Field-Effect Transistors (MOSFETs) 1

Struktur dan Cara Kerja Devais MOSFET 2 © 2012 Mervin T Hutabarat

Struktur Fisik n Tampak perspektif n Potongan melintang n Nilai Tipikal Teknologi Saat L 0, 03 -1 um, W 0, 1 -100 um, tox 1 -10 nm 3

Tegangan Gate Nol n n Tegangan gate nol drain -source membentuk dioda back-to-back Arus drain-source sangat kecil (nol) 4

Pembentukan Kanal n n n Saat gate mendapat tegangan positif, elektron terkumpul di bawah elektroda gate Bila tegangan melampaui Vt terbentuk kanal dari drain ke source akibat inversi pembawa muatan Devais dengan kanal terbentuk n disebut MOSFET kanal n Tegangan efektif atau overdrive gate Muatan dalam kanal 5

MOSFET dengan v. DS kecil n n Arus kecil mengalir dari drain ke source (elektron dari source ke drain) akibat drift Muatan per satuan panjang kanal n Medan listik sepanjang kanal n Laju drift elektron n Arus drain 6

MOSFET dengan v. DS kecil n Arus drain n Transkonduktansi g. DS n Penentu arus n Plot arus tegangan Parameter transkondutansi proses dan Aspect Ratio Parameter transkonduktansi MOSFET Perilaku mendekati sifat linier resitansi 7

Saat v. DS diperbesar n Tegangan pada ujung kanal source n Tegangan pada ujung kanal drain n Kedalaman kanal tidak sama pada source dan drain dankanal yang terbentuk ‘tapered’. Source lebih dalam karena overdrive voltage lebih besar 8

Perubahan Kanal oleh VDS 9

Kurva i. D vs v. DS untuk VGS > Vt 10

Operasi VDS besar (>=VOV) 11

Struktur Devais PMOS n Tanpa tegangan n Dengan tegangan VSB 12

Penampang CMOS 13

Lay Out CMOS Potongan melintang Layout 14

Penurunan Persamaan Arus Tegangan 15 © 2012 Mervin T Hutabarat

Equipotential pada arah y (melebar) Kapasitansi gate-channel (dielektrik Si. O 2) per satuan area (1) (2) Muatan tersimpan dalam Kapasitor (3) Muatan tersimpan dalam “potongan” equipotensial (4) Figure 4. 8 Derivation of the i. D–v. DS characteristic of the NMOS transistor. 16 Microelectronic Circuits - Fifth Edition Sedra/Smith

Muatan pada celah potongan sehingga Medan listrik pada “potongan” Laju elektron (drift) Karena medan listrik Arus drift pada celah “potongan” Figure 4. 8 Derivation of the i. D–v. DS characteristic of the NMOS transistor. Microelectronic Circuits - Fifth Edition Sedra/Smith 17

Arus drain yang disebabkan arus drift pada celah “potongan” dapat disusun menjadi Integrasi dengan batas source dan drain atau x antar 0 dan L dan tegangan 0 dan v. DS memberikan Untuk saturasi arus drain menjadi 18 Microelectronic Circuits - Fifth Edition Sedra/Smith

definisi konstanta 19 Microelectronic Circuits - Fifth Edition Sedra/Smith