6、隧道场效应晶体管(TFET)的原理与设计

隧道场效应晶体管(TFET)的原理与设计

1. 引言

随着电子技术的不断发展,对低功耗、高性能半导体器件的需求日益增长。传统的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在尺寸缩小到30nm以下时面临诸多挑战,如亚阈值摆幅(SS)难以降低到60 mV/dec以下等。因此,寻找替代器件成为研究热点,隧道场效应晶体管(TFET)因其独特的工作原理和优异的性能受到广泛关注。

2. MOSFET面临的挑战

当MOSFET的尺寸缩小到30nm以下时,平面体MOSFET的缩放变得更加困难。在室温下,即使在栅极电容无限大的理想情况下,MOSFET的亚阈值摆幅也无法降低到60 mV/dec。而碰撞电离MOS器件、纳米机电FET、悬浮栅MOSFET和隧道FET(TFET)等则可以实现低于60 mV/dec的亚阈值摆幅。

3. 低功耗操作的需求

3.1 工业需求的推动

现代商业运营和消费者对数据采集、处理和娱乐的需求,推动了工业对信息创建、获取、存储、处理和传输的需求不断增长。从电子计算器、个人计算机到微处理器驱动的游戏的出现,计算需求的增加促使集成电路朝着更快、更小、更可靠和更低功耗的方向发展。

3.2 低功耗FET电子设备的应用

  • 便携式电器 :如手表、心脏起搏器、个人数字助理、助听器、袖珍计算器等。
  • 集成电路性能提升 :通过增加集成电路中组件的封装密度来提高性能,同时应对功耗限制。
  • 桌面计算机的功耗保存 :以

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7、隧道场效应晶体管(TFET):原理、应用与挑战

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