Abbildungsverzeichnis
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Transiente Einschaltströme eines MOSFETs,
berechnet mit dem Gummel-, Mock- und dem hybriden Algorithmus
im oberen Bild. Detail des Substratstroms im unteren Bild.
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Norm des Potentialinkrementes des
Gummel- und Mock-Algorithmus bei einem langsamen
Einschaltvorgang bei einer
Zeitschrittweite und einer
Gate-Spannungsschrittweite .
Durch Wahl eines günstigen
Umschaltpunktes kann ein hybrides Verfahren
die schnelle Konvergenz des Gummel-Verfahrens
aufrechterhalten.
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Einschaltzeiten von MOSFETs mit verschiedenen
geometrischen Kanallängen,
dargestellt im quadratischen Maßstab.
Parameter im oberen Bild ist die absolute Temperatur ,
im unteren Bild die Höhe der
angelegten Gate-Spannungsrampe .
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Transienter Elektronen- und Löchersubstratstrom
beim schnellen Kanalabbau in Abhängigkeit
der geometrischen Kanallänge (oberes Bild).
Abhängigkeit der am Substratkontakt
absorbierten Elektronenladung von
der Dauer der fallenden Gate-Spannungsrampe
für verschiedene geometrische Kanallängen (unteres Bild).
- Querschnitt durch den Oxidkörper eines MOSFETs.
- Elektronen- (oberes Bild) und Löcherstromdichten (unteres Bild)
der Doppel-Gate-MOS-Diode im thermodynamischen Gleichgewicht,
logarithmische Darstellung.
bis Source-Kontakt,
bis Kanal
und bis Drain-Kontakt.
- Elektronen- (oberes Bild) und Löcherkonzentration (unteres Bild)
der Doppel-Gate-MOS-Diode im thermodynamischen Gleichgewicht,
logarithmische Darstellung.
bis Source-Kontakt,
bis Kanal, bis Drain-Kontakt.
- Gewichtsfunktionen für den Source- (oberes Bild)
und Drain-Kontakt (unteres Bild)
der Doppel-Gate-MOS-Diode im thermodynamischen Gleichgewicht,
logarithmische Darstellung (x-Achse in Mikrometer).
bis Source-Kontakt,
bis Kanal, bis Drain-Kontakt.
Die größten Gradienten im -Übergang, verschwindende
Gradienten in den hoch dotierten Kontaktgebieten.
- Elektronen- (oberes Bild, Ansicht vom Source-seitigen Ende)
und Löcherkonzentration (unteres Bild, Ansicht vom Drain-seitigen Ende)
der Doppel-Gate-MOS-Diode. Das Frontinterface (oben rechts) ist invertiert,
das Backinterface (unten rechts) akkumuliert.
- Gewichtsfunktionen für den
Source- (oberes Bild, Kontakt links am Rand)
und Drain-Kontakt (unteres Bild, Kontakt rechts am Rand)
der Doppel-Gate-MOS-Diode, logarithmische Darstellung
(x- und y-Achse in Mikrometer).
Gradienten am invertierten Frontinterface an der Drain-Kante,
am akkumulierten Backinterface am Source-seitigen Ende.
- Integrand des Elektronenstroms ()
(oberes Bild) und Löcherstroms ()
(unteres Bild) am Source-Kontakt
der vorwärtsgepolten Doppel-Gate-MOS-Diode,
logarithmische Darstellung (x-Achse in Mikrometer)
in .
- Drain-Gewichtsfunktionen des SOI-MOSFETs für
= (oberes Bild) und = (unteres Bild) in
linearer Darstellung.
- Substrat-Gewichtsfunktionen eines MOSFETs für
= (oberes Bild) und = (unteres Bild) in
logarithmischer Darstellung.
Kanallänge sowie Kontakte und Zwischenräume
jeweils .
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Simulierter Elektronen-Emissionsstrom verglichen mit
Approximationen nach Simmons und Wei [101] im oberen Bild.
Verlauf des quasistatischen Ferminiveaus (strichliert)
im Vergleich zur zeitabhängigen
Verteilungsfunktion der Grenzflächen-Störstellen (durchgezogen)
bei = (siehe Pfeil im oberen Bild) im unteren Bild.
- Elektronen-Emissionsströme für donator- (oberes Bild)
und akzeptorartige (unteres Bild)
Grenzflächen-Störstellen verschiedener Dichte. Erreicht die fallende
Gate-Spannung die Schwellspannung , tritt nichtstationäre
Emission ein, was durch Fallen der Kurven erkenntlich ist.
Schwach negative Verschiebung von für die donatorartigen,
positive Verschiebung für die akzeptorartigen Störstellen.
- Kanal- und -Übergangskomponenten sowie Summe des
Elektronen-Emissionsstromes
für =
für akzeptorartige Störstellen (oberes Bild).
Zeitlicher Verlauf der Quasi-Ferminiveaus und
der Besetzunggrenze der Störstellen in der Kanalmitte
und am metallurgischen -Übergang am Drain (unteres Bild).
- Löcher-Rekombinationsströme für donator- (oberes Bild)
und akzeptorartige (unteres Bild)
Grenzflächen-Störstellen verschiedener Dichte.
Mit steigender Dichte
ist die Verschiebung des Einsatzpunktes der
Rekombination negativ für die donatorartigen,
positiv für die akzeptorartigen Störstellen.
- Kanal- und -Übergangskomponenten sowie Summe des
Löcher-Rekombinationsstromes für
=
akzeptorartiger Störstellen.
- Geometrie der Dünnfilm SOI -Diode.
- am Backinterface
nach Anlegen der Trapezspannung am Frontinterface.
(Fallende Rampe von , steigende Rampe
von , fallende Rampe von ).
Typischer Einschwingvorgang
des Löchergenerationsstromes am verarmten Backinterface.
Zeitkonstante des Löcher-Einfangprozesses bei der
ersten fallenden Rampe ca. . Die Spitzen
im Elektronenrekombinationsstrom tragen zum CP-Signal bei.
- Laterale Verteilung der Generationsstromdichten am Backinterface
im Bereich des -Überganges (zwischen -)
an der Source-Seite der SOI -Diode in .
(oberes Bild) und (unteres Bild).
x-Achse ist die
Zeit (in , fallende Rampe von
von bei
bis bei ), die y-Achse verläuft am
Backinterface (metallurgischer -Übergang
bei etwa =).
- Laterale Verteilung der Generationsstromdichten am Backinterface
im Bereich des -Überganges (zwischen )
an der Source-Seite der SOI -Diode in .
(oberes Bild) und (unteres Bild).
x-Achse ist die
Zeit (in , steigende Rampe von von bei
auf bei ), die y-Achse
verläuft am Backinterface
(metallurgischer -Übergang bei etwa =).
- in Abhängigkeit der geometrischen Frontgate-Länge
für verschiedene Meßfrequenzen . Der Schnittpunkt
der Kurven mit der x-Achse bei = definiert
die effektive Kanallänge =.
- Approximation der Verteilung der Grenzflächen-Störstellen
am Frontinterface durch eine (positive) lineare Funktion.
Experimentelle Daten aus [76]. Siehe
auch Abbildung 4.11
im Abschnitt 4.5.2.
- Experiment und Simulation
von in Abhängigkeit des unteren
Frontgate-Spannungspegels für verschiedene
Werte von .
- Simulation von in Abhängigkeit der
Backgate-Spannung für verschiedene Werte der
uniformen Störstellendichte
am Backinterface (oberes Bild) bzw. für
verschiedene Werte der homogenen
Substratdotierung (unteres Bild).
- Experiment und Simulation von in Abhängigkeit
von für verschiedene
Werte von der Frontgate-Spannung
(oberes Bild, experimentelle Kurven punktiert).
Im unteren Teil sind die Stationärwerte
von am Backinterface für die Spitzenwerte
von () gegeben.
Die Abszissenlage des Maximums von
korrespondiert gut mit der symmetrischen Lage
der beiden bezüglich
(vertikal strichliert markiert).
- Grenzflächen-Generationsströme an
Front- (FI) und Backinterface (BI):
Invertiertes Backinterface (=)
bei steigender Flanke der Frontgate-Spannung
im oberen Bild; akkumuliertes
Backinterface (=)
bei fallender Flanke der Frontgate-Spannung
im unteren Bild.
-BI im oberen Bild und
-BI im unteren Bild
(beide punktiert eingetragen)
erzeugen die parasitäre CP-Komponente.
- in Abhängigkeit der Flankensteilheit
bei = und in Abhängigkeit
von bei =, beide für
invertiertes (=) und
akkumuliertes (=) Backinterface.
Die dimensionale Komponente erscheint deutlich
bei invertiertem Backinterface und variabler steigender
Flanke (Mechanismus A) bzw. bei
akkumuliertem Backinterface und variabler fallender
Flanke (Mechanismus B).
- Messung und Simulation von
in Abhängigkeit von den Flankensteilheiten (=)
der Frontgate-Spannung für verschiedene
geometrische Kanallängen
der -Diode. Resultate für invertiertes (oberes Bild, =)
und akkumuliertes (unteres Bild, =) Backinterface.
- CG(), SCG() und CGS()
für den Parameter =, im Vergleich;
Löcherstrom-Kontinuitätsgleichung (oberes Bild)
und Elektronenstrom-Kontinuitätsgleichung (unteres Bild).
Erste Gummel-Iteration von MOSFET-1.
- Vergleich von CGS() und GMRES(,)
mit dem Parameter =,; MOSFET-2,
erste Gummel-Iteration.
Löcherstrom-Kontinuitätsgleichung (oberes Bild)
und Elektronenstrom-Kontinuitätsgleichung (unteres Bild).
- CGS (oberes Bild)
im Unterschied zu BiCGSTAB (unteres Bild)
mit verschiedener Vorkonditionierung.
Die Konvergenz ist für BiCGSTAB wesentlich glatter
(Löcherstrom-Kontinuitätsgleichung, 1.Gummel-Iteration, MOSFET-1).
Martin Stiftinger
Fri Oct 14 21:33:54 MET 1994