חיפוש חדש  חזור
מידע אישי לתלמיד

שנה"ל תש"ף

  התקנים אלקטרוניים מתקדמים
  Advanced Electronic Devices  
0512-4705-02
הנדסה | תואר ראשון - חשמל ואלקטרוניקה
סמ'  ב'0900-1000118 ולפסון הנדסהתרגיל
סילבוס מקוצר
שעות:                4 ש"ס
משקל:               3.5             
דרישות קדם:     התקנים אלקטרוניים
מבוא – סקירת העקרונות הפיסיקליים, משוואת הרציפות האמביפולרית, משוואת פואסון, זמן חיים של נושאי מיעוט, השפעות מזהמים ואילוחים, איחוד נושאי מטען ליד משטחי ביניים, מהירות איחוד משטחית, זמן חיים אפקטיבי; דיודות – מודלים – אות גדול, אות קטן, רעש, יישומים לתכנית SPICE, זרמי זליגה, מודל שוקלי-ריד-הול, זרמי ייצור-איחוד בשכבות מחסור. דוגמאות – צמתות פלנריות, הקשר בין התקני תהליך למודל דיודה; מבני התקנים ביפולרים – סקירת רקע של התקני PNP ו- NPN, טרנזיסטורים פרזיטים, פתרון מצב יציב, מודל אברס-מול, זרמי זליגה בקצר, נתק ותחת עומס,, תופעות מסדר שני ומודל גמל-פון, הזרקה חזקה ואפקט הצטופפות הזרם, התנגדות טורית של המצע, זמי זליגה בטרנזיסטור ביפולרי – הגדרות, טרנזיסטור סיליקון-גרמניום. יישומים למעגלים אנלוגים –מגברים לוגריתמים ומתגים; התקנים ביפולרים –מודלים לאות קטן ויישומים לתכנית SPICE. מעגל שקול, מודלים פיזקלים ופרמטרים, פרמטרי S, מאפיינים כמו מכפלת הגבר ברוחב סרט, אפקט מילר. מודלים לרעש ומעגל שקול לחישוב רעש;  מיתוג מהיר, מעגלי VLSI עם התקנים ביפולרים - I2L.. דוגמאות – א. טרנזיסטורים פרזיטים, ב. התקנים ביפולרים נמוכי רעש; התקני תופעת שדה – מודלים פיסיקליים, השפעת מטען משטחי, מצבי שטח, קבל – MOS – מודלים סטטים ודינמים. דוגמאות – התקני CCD ו – CID; תופעת שדה – לכידה ורקומבינציה במוליכים למחצה, מודל שוקלי ריד-הול בקבל MOS, השפעת פני השטח על תכונות ההתקן; קבל MOS – השפעת פרופיל האילוח, השתלת יונים על מתח הסף, תופעות קצה, קבלים עם מבודד רב שכבתי; דיודת מבוקרת שער – השפעת השטח, טרנזיסטור MOS עם תעלה ארוכה, אפיינים, מתח סף, תחמוי פעולה, מודלים לרוויה, תחום התת-סף, דמי זליגה; טרנזיסטור MOS עם תעלה קצרה – DIBL, פריצות, מבנים מתקדמים – LDD, HALO ועוד; טרנזיסטור MOS – מודל לאות קטן, מודל SPICE, דוגמאות – א. התקני בטכנולוגיות 90 ננומטר, ב. התקני FINFET בטכנולוגיות 32 ננומטר; התקני  MOS לטכנולוגיות שילוב בקנה מידה גדול – CMOS, SiGe, SOI, ; התקני  MOS לטכנולוגיות שילוב בקנה מידה גדול – דוגמאות.
Course description
Credit Points: 3.5
Prerequisites: Electronic Devices
Introduction: review of basic modeling principles, ambipolar continuity equation, Poisson's equation, the concept of minority carrier life time, effect of doping and contamination, recombination near surfaces, surface recombination velocity, effective life time. Diodes. Diodes: - modeling – Large signal, small signal, noise model, applications to SPICE. Leakage currents, Shockley Read Hall Model, generation recombination current in space charge layers. Test cases – a) examples of planar junctions, b) the relation between process parameters to actual device parameters.
Bipolar device structures: Review PNP and NPN processes, parasitic transistors, steady state solution, Ebbers Moll model, modeling of leakage currents under short, open and loaded conditions. Second order effects and Gummel-Poon model, high injection and current crowding effect, substrate series resistance effects. Leakage currants in BJT- definitions, BJTs as diodes. Applications for analog circuits – i.e. logarithmic amplifiers, switches. Bipolar devices: Small signal models and applications to SPICE- equivalent circuits, small signal models, physical models and parametric models, S parameters, critical figure of Merits like ft, gain, GBW product, miller effect. Noise models. Bipolar device high speed switching, examples of special bipolar VLSI circuits – i.e. I2L. Test cases – a. parasitic CMOS bipolar transistors models. B. Low noise BJT structure; The field effect: basic analytical solution (Bare Si and Si with oxide), surface states effect, MOS capacitor - static model, dynamic model (deep depletion). Example – CCD and CID devices.
The field effect – trapping and contamination effects, applications of the Schocley Read Hall model on capacitor transient analysis, the concept of surface recombination velocity, the effect of the surface potential.. MOS capacitor – non-uniform doping effect, effect of ion-implantation on threshold voltage, surface and periphery effects, multi-layer gate insulator (ONO). Gate controlled diode - surface effects, long-channel MOS transistor model, threshold voltage, the transition from the linear regime to saturation, modeling at saturation, sub-threshold modeling. Surface effects on the leakage current of diodes. Short channel MOS models- DIBL, punch-through, Advanced MOS structures- LDD, HALO, CMOS; MOS transistor – Small signal models, noise models, applications to SPICE. Test cases – a 90 nm CMOS inverter nodeling. ULSI MOS structures - CMOS, new structures - strained Si MOS, SiGe HBTs; ULSI MOS structures - case studies.
 
 
Week
 
 
1
Introduction
Review of basic modeling principles, ambipolar continuity equation, Poisson's equation, the concept of minority carrier life time, effect of doping and contamination, recombination near surfaces, surface recombination velocity, effective life time. Diodes.
2-3
Diodes
Large signal, small signal, noise model, applications to SPICE. Leakage currents, Shockley Read Hall Model, generation recombination current in space charge layers. Test cases – a) examples of planar junctions, b) the relation between process parameters to actual device parameters.
4
Surface effect modeling
Trapping and contamination effects, applications of the Shockley-Read-Hall (SRH) model on capacitor transient analysis, the concept of surface recombination velocity, the effect of the surface potential..
5
The field effect (I)
Bare Si and Si with oxide physical modeling, surface states effect, MOS capacitor - static model, dynamic model (deep depletion). Example – CCD and CID devices.
6
The field effect (II)
Non-uniform doping effect, effect of ion-implantation on threshold voltage, surface and periphery effects, multi-layer gate insulator (ONO).
7-8
MOS transistor basics
Surface effects, long-channel MOS transistor model, threshold voltage, the transition from the linear regime to saturation, modeling at saturation, sub-threshold modeling. Surface effects on the leakage current of diodes.
8-9
Short channel MOS transistors
Saturation velocity effect, channel electrical field modeling, DIBL, punch-through, Advanced MOS structures- LDD, HALO, CMOS
8. MOS transistor models– Small signal models, noise models, and applications to SPICE.
10-11
MOS transistor models–
Small signal models, noise models, applications to SPICE. Test cases – a sub-45 nm CMOS inverter modeling.
 
12
Hot electron effects
Transistor’s reliability, devices for EEPRROM and flash memory
13
New MOS structures -
Strained Si MOS, Hi-K metal gate transistors, fin-FETs.

להצהרת הנגישות


אוניברסיטת ת