Modellierung von Quanteneffekten in einem ladungsbasierten MOS-Transistor-Modell zur Simulation von nanoskalierten CMOS-Analogschaltungen

摘要

Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauelemente inCMOS-Schaltungen und den dadurch erreichten Strukturgr??en nehmenquantenmechanische Effekte zunehmenden Einfluss auf die Funktion vonTransistoren und damit auf die gesamte Schaltung. Unter Einbeziehung derEnergiequantisierung an der Si/SiO₂-Grenzfl?che wird untersucht, wiesich durch eine Modifikation der Beschreibung des Oberfl?chenpotenzials dieInversionsladung quantenmechanisch formulieren l?sst. Im Hinblick auf denEntwurf und die Simulation von CMOS-Analogschaltungen wird dazu einladungsbasiertes MOS-Transistor-Modell zugrunde gelegt. Die sich darausergebenden Ver?nderungen für die Kapazit?ten und die Inversionsladungwerden dabei für die Modellierung des quasiballistischenDrain-Source-Stromes verwendet. Dazu wird innerhalb dieses Modells einStreufaktor berechnet, mit dem nanoskalierte MOS-Transistoren mit einerKanall?nge von unter 20 nm simuliert werden k?nnen. Ausgehend vonParametern eines CMOS-Prozesses werden mit MATLAB die Einflüsse derquantenmechanischen Effekte bei der Skalierung des Transistors analysiert.