Time- and Frequency-Domain Quasi-2D Small-Signal MOSFET Models

W książce przedstawiono nowe podejście do modelowania małosygnałowej pracy tranzystora MOS. Jego rezultatem są opracowania dwóch quasi-dwuwymiarowych, nie-quasi-statycznych, czterokońcówkowych modeli małosygnałowych MOSFET-a w dziedzinie czasu i częstotliwości. Opracowany quasi-dwuwymiarowy model w dziedzinie czasu stanowi podstawę matematyczno-fizyczną do wyprowadzenia quasi-dwuwymiarowego, nie-quasi-statycznego, czterokońcówkowego modelu małosygnałowego MOSFET-a w dziedzinie częstotliwości, uwzględniającego efekt DIBL (Drain-Induced Barrier Lowering). Z przeprowadzonej analizy wynika, że dwa typy fal mogą propagować się w kanale tranzystora MOS: podłużna fala zaburzeń koncentracji nośników i poprzeczna fala zaburzeń grubości kanału. Wykazano, że moduły zespolonych transadmitancji bramki i podłoża są malejącymi funkcjami częstotliwości. Nowy małosygnałowy model MOSFET-a w dziedzinie częstotliwości został pozytywnie zweryfikowany eksperymentalnie aż do częstotliwości 30 GHz. Parametry modelu przyjmują realistyczne wartości. Małosygnałowy model częstotliwościowy może być stosowany od zera Hz do częstotliwości kilkakrotnie większej od fT. Każdy parametr modelu opisuje jakieś zjawisko fizyczne. Obydwa nowe modele małosygnałowe mogą być użyte do analizy scalonych układów mikroelektronicznych o dowolnej topologii, a także mogą być zaimplementowane w komercyjnych symulatorach układów elektronicznych. Jesteśmy przekonani, że zaproponowane nowe modele pozwalają głębiej wniknąć w zasadę działania tranzystora MOS. This monagraph deals with modeling the small-signal operation of the MOS transistor, and presents original, not yet fully published, results of our research on time- and frequency- domain physics-based small-signal MOSFET models.