MOSFET与TFET特性对比及TFET的原理与制造
1. MOSFET和TFET特性概述
1.1 带隙对功率延迟积(PDP)的影响
在MOSFET中,每个功率延迟积(PDP)对带隙的影响较小。由于载流子的沟道渡越时间较短,MOSFET的工具延迟有所降低。碳纳米管(CNT)具有较低的有效质量和较高的带速,有助于实现这一点。然而,对于大带隙的CNT,TFET的性能会显著下降。这主要是因为隧穿电流减小,对器件的开关速度产生负面影响,也可能与隧穿结处大带隙材料的注入电荷较低有关。不过,TFET的PDP对带隙的依赖性远不如MOSFET明显。尽管在PDP曲线方面,MOSFET和TFET仍存在根本差异,但TFET在开关强度和动态功率(Pdynamic)方面保持优势。
1.2 MOSFET和TFET的缩放行为
1.2.1 亚阈值摆幅(SS)与温度的关系
MOSFET和TFET的亚阈值摆幅(SS)与温度的曲线显示,两种器件的SS均可降低至10mV/dec以下。由于热电子发射,该曲线暗示了标准的热极限线。在低温下,TFET和MOSFET具有相似的线性温度依赖性。TFET可能还存在热注入成分。MOSFET的SS范围虽然远超理想情况,但呈现线性趋势;而TFET只有在温度低于150K时,SS值才会线性缩放。由于不同类型的器件具有相同的栅堆叠和沟道材料,界面态密度(Dit)可能会对它们产生影响。与MOSFET相比,InGaSb/InGaAs隧道结可能是TFET在150K以下温度下SS较高的原因。基于这些结果,TFET在室温下的SS可能会得到改善。
1.2.2 沟道长度(LG)与漏极电流(ID)的关系
MOSFE
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