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Introductionto
Metal-Oxide-Semiconductor
FieldEffectTransistors
(MOSFETs)
Chapter7,AndersonandAnderson
MOSFETHistoryStructureFutureReviewThresholdVoltageI-VCharacteristicsModificationstoI-V:Depletionlayercorrection(Sup.3)Mobility,VsatShortChannelEffectsChannelLengthModulationChannelQuantumEffectsMOSFETScalingandCurrentTopics(Literature+Sup.3)SubthresholdBehaviorDamageandTemperature(Sup.3)Spice(Sup.3)HFET,MESFET,JFET,DRAM,CCD(SomeinSup.3)
MOSFETHistory(VeryShort!)FirstPatents:1935VariableCapacitorProposed:1959SiliconMOS:1960CleanPMOS,NMOS:Late1960s,biggrowth!CCDs:1970s,BellLabsSwitchtoCMOS:1980s
Structure:n-channelMOSFET
(NMOS)pn+n+metalLWsourceSgate:metalorheavilydopedpoly-SiGdrainDbodyBoxideIG=0ID=ISISxy(bulkorsubstrate)
MOSFETFuture(OnePartof)InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors,2008update.Lookatsize,manufacturingtechnique.
FromIntel
Structure:n-channelMOSFET
(NMOS)pn+n+metalLWsourceSgate:metalorheavilydopedpoly-SiGdrainDbodyBoxideIG=0ID=ISISxy(bulkorsubstrate)
MOSFETScalingECEG201
Fin(30nm)GateBOXprevents“top”gate
CircuitSymbol(NMOS)
enhancement-type:nochannelatzerogatevoltageGDSB(IB=0,shouldbereversebiased)ID=ISISIG=0G-GateD-DrainS-SourceB-SubstrateorBody
Structure:n-channelMOSFET
(NMOS)pn+n+metalLWsourceSgate:metalorheavilydopedpoly-SiGdrainDbodyBoxideIG=0ID=ISISxy(bulkorsubstrate)
Energybands
(“flatband”condition;notequilibrium)(equilibrium)
Flatbands!Forthischoiceofmaterials,VGS0
n+pn+structure?ID~0pn+n+n++LWsourceSgateGdrainDbodyBoxide+-VD=Vs
FlatbandsVGSVT(IncludesVGS=0here).n+-depletion-n+structure?ID~0pn+n+n++LWsourceSgateGdrainDbodyBoxide+-+++VD=Vs
VGSVT
n+-n-n+structure?inversionpn+n+n++LWsourceSgateGdrainDbodyBoxide+-+++++++++-----VD=Vs
VGSVTChannelCharge(Qch)QchDepletionregioncharge(QB)isduetouncoveredacceptorions
pn+n+n++LWEc(y)withVDS=0
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