Characterization of the Mosfet Operating in Weak Inversion

Muls, P.; Declerck, G.; Overstraeten, R.J. Van

doi:10.1016/s0065-2539(08)60087-6

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“…Instead, we will use an expression for transconductance to determine the factor at small inversion conditions for k = k OC . Starting from the expression for the drain current as [ 5,7,39 ]

I_{normalD} = I_{0} (1 - e^{- \frac{V_{DS}}{U_{T}}}) e^{\frac{{normalψ}_{_{SC}}}{U_{T}}}

where V DS is source–drain voltage and I 0 contains parameters of the channel, we will define transconductance as g m = d( I D )/d( V FG ). Using Equation () and (), we can get

g_{normalm} \equiv \frac{d I_{normalD}}{d V_{FG}} = \frac{d I_{normald}}{d {normalψ}_{SC}} \cdot \frac{d {normalψ}_{SC}}{d V_{FG}} = \frac{I_{normalD}}{U_{normalT}} \cdot \frac{d {normalψ}_{normalS}}{d V_{FG}} = \frac{I_{normalD}}{n U_{normalT}}

…”

Section: Characterization Methodologymentioning

confidence: 99%

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Characterization of Ultrathin Fully Depleted Silicon‐on‐Insulator Devices Using Subthreshold Slope Method

Mchedlidze

Erben

2020

Physica Status Solidi (a)

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The subthreshold current-voltage (subthreshold slope) characteristic of a fully depleted silicon-on-insulator high-k dielectric-metal gate field-effect transistor is applied for evaluation of the interface traps located at both the front and back channels. The proposed characterization method allows an estimation of averaged trap densities separately for the front and back interfaces of the channel. Performing subthreshold slope measurements at several temperatures allows the extraction of the energy distributions of the interface trap densities for both interfaces and obtaining essential characteristics of the stack.

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“…Instead, we will use an expression for transconductance to determine the factor at small inversion conditions for k = k OC . Starting from the expression for the drain current as [ 5,7,39 ]

I_{normalD} = I_{0} (1 - e^{- \frac{V_{DS}}{U_{T}}}) e^{\frac{{normalψ}_{_{SC}}}{U_{T}}}

where V DS is source–drain voltage and I 0 contains parameters of the channel, we will define transconductance as g m = d( I D )/d( V FG ). Using Equation () and (), we can get

g_{normalm} \equiv \frac{d I_{normalD}}{d V_{FG}} = \frac{d I_{normald}}{d {normalψ}_{SC}} \cdot \frac{d {normalψ}_{SC}}{d V_{FG}} = \frac{I_{normalD}}{U_{normalT}} \cdot \frac{d {normalψ}_{normalS}}{d V_{FG}} = \frac{I_{normalD}}{n U_{normalT}}

…”

Section: Characterization Methodologymentioning

confidence: 99%

“…Instead, we will use an expression for transconductance to determine the factor at small inversion conditions for k ¼ k OC . Starting from the expression for the drain current as [5,7,39]…”

Section: Temperature Dependence For Stsmentioning

confidence: 99%

Characterization of Ultrathin Fully Depleted Silicon‐on‐Insulator Devices Using Subthreshold Slope Method

Mchedlidze

Erben

2020

Physica Status Solidi (a)

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“…One source of fluctuations for the di-aiii current comes froin the fluctuations of the electrical charge a t the semiconductor-oxide interface. I n this process which is nothing but a generalized McWhorter model [ 2 3 I, the current fluctuations evolve from the transfer via the transconductance, of the inversion charge fluctuations induced by those of the total interface charge [24]. A s a result, the drain current spectral density induced by the charge fluctuations, Xldlcharge, is linked to the equivalent pate roltage spectral density Xc, by [24,…”

Section: A 1 Cicrwttt Noise Spectral Densitymentioning

confidence: 99%

Analytical modelling of the MOS transistor

Ghibaudo

1989

Phys. Stat. Sol. (a)

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Generic analytical expressions useful for the modeling of the MOSFET operation as a function of gate and drain biases are presented. Both, the linear and the non‐ohmic regimes of operation are analyzed. Analytical expressions for the drain current, the transconductance, the output conductance, the noise spectral density, and the current fluctuation intensity are provided not only for room temperature but also for the liquid helium temperature range where a specific mobility law is required.

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“…ET DE TENSION DE SEUIL. -L'influence des fluctuations de potentiel de surface tant sur les caractéristiques 03BCFE(VG) que sur les caractéristiques de transfert Log ID(V 0) en inversion faible a été déterminée pour différents taux de désordre 6q [21]. La présence de fluctuations de potentiel permet d'expliquer les deux faits expérimentaux suivants : l'importante dégradation de la mobilité 03BCFE autour du maximum /lm de mobilité [2, 32] et l'augmentation paradoxale de la pente de la caractéristique Log ID(YG) (correspondant à de fortes valeurs de Qq).…”

Section: Corrélation Entre Les Variations De Mobilitéunclassified

“…cette pente ne peut permettre d'évaluer correctement la densité d'états d'interface [20] car elle dépend aussi du taux de fluctuations de charge à l'interface ce qui entraîne une mobilité effective réduite en régime de faible inversion, inférieure à la mobilité microscopique [21], et non constante dans ce régime ; cet effet Fig. 3.…”

unclassified

Etude et modélisation de la dégradation des transistors MOS submicroniques soumis à une contrainte électrique

Cabon-Till¹,

Ghibaudo²

1986

Rev. Phys. Appl. (Paris)

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Le vieillissement des TMOS submicroniques est étudié par l'évolution expérimentale de la mobilité d'effet de champ μFE (transconductance normalisée en régime ohmique) au cours de contraintes de différentes durées. L'évolution de la tension de seuil extrapolée et celle de la tension de seuil de mobilité sont également étudiées. Les dégradations les plus importantes sont observées en fin de contrainte pour les plus fortes tensions de grille appliquées. Les variations du maximum de mobilité et de tensions de seuil au cours du temps montrent deux régimes : prédominance de la dégradation de mobilité en début de contrainte, et création dominante d'états d'interface et/ou de charges fixes avec diminution du taux de variation de mobilité après plusieurs heures de contrainte. Les dégradations de mobilité sont corrélées à la variation de la tension de seuil de mobilité et à celle de la tension de seuil extrapolée. Enfin, les résultats expérimentaux sont analysés grâce à un modèle de transconductance basé sur la dépendance de la mobilité avec la charge d'inversion

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Characterization of the Mosfet Operating in Weak Inversion

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Characterization of Ultrathin Fully Depleted Silicon‐on‐Insulator Devices Using Subthreshold Slope Method

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Analytical modelling of the MOS transistor

Etude et modélisation de la dégradation des transistors MOS submicroniques soumis à une contrainte électrique

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