Бу изилдөө, нормалде капалы бир багланты алан еткили трансистөрү (жунжтион фиелд-еффежт трансистор, ЖФЕТ) менен ики паралел мененри менентим каналыны ошол эле ячейка ичкиинде бирлештирен йени бир силисйум карбүр асиметрик хендек МОСФЕТ йапысыны инжелемектедир. ЫЖДЖ-АТМОС ады вермененн йапы, Сентаурус ТЖАД сандык жихаз симуляцияларыйла геленексел асиметрик хендек МОСФЕТ олан Ж-АТМОС менен каршылаштырылмыштыр. Симүласйон жыйынтыкларында ЫЖДЖ-АТМОС’ун өздүк менентим диренжи 2,49 мΩ·жм²’ден 1,69 мΩ·жм²’йе, терс менентиме гечиш чыңалууи 2,82 В’тан 1,76 В’а ве топлам анахтарлама кайбы 4,27 мЖ/жм²’ден 2,26 мЖ/жм²’йе дүшмүштүр. Муну менен бирге изилдөө гана сандык симуляцияа дайанмактадыр; физиксел жихаз үретими, електриксел өлчөө, узун сүрели гүвенилирлик тести же герчек кубат дөнүштүрүжүсү догруламасы йапылмамыштыр.

Өнермененн йапынын мененри менентимдеки темел өзеллиги, хендек йан дуварындаки биринжи каналын Жх1 ве хендегин алтындаки дүзлемсел икинжи каналын Жх2 ошол эле анда ачыларак електронлар ичкиин ики паралел йол олуштурмасыдыр. Терс менентимде исе нормалде капалы ЖФЕТ каналы, паразитик гөвде дийодундан өнже ачылан тек кутуплу бир ток йолу сагламактадыр. Йазарларын симуляцияларына гөре бу меканизма, гөвде дийодундаки делик енжексийонуну ве буна баглы биполар бозунма рискини бастырыркен терс топарланма йүкүнү де азалтмактадыр.

Түркия ачысындан дегерлендирме: Изилдөө; електрикли арач кубат електрониги, йенмененнебилир энергия дөнүштүрүжүлери, ендүстрийел сүрүжүлер, хаважылык електрониги ве жогорку чыңалуули анахтарлама системлери ичкиин гелиштирмененн СиЖ кубат йары мененткенлери бтокындан Түркия’деки араштырма ве тасарым изилдөөларына ыкмасел бир өрнек сунабилир. Йапынын Түркия’де уйгуланабилирлигинин дегерлендирилмеси ичкиин йерел ТЖАД модельлеринин малземе ве арайүз параметрелерийле калибре едилмеси, үретмененбилирлик анализи йапылмасы, герчек 4Х-СиЖ айгытларын үретилмеси, статик ве динамик електриксел өлчөөлерин текрарланмасы, жогорку температура ве узун сүрели гүвенилирлик тажрыйбалеринин герчеклештирилмеси герекир. Изилдөөдан Түркия’де сери үретим йапылабмененжеги, малийет авантажы сагланажагы, отомотив же хаважылык сертификаларынын каршыланажагы йа да герчек дөнүштүрүжүлерде ошол эле кайып азалмасынын түздөн-түз елде едмененжеги сонужу чыкарыламаз.

Араштырманын темел проблеми эмне?

Силисйум карбүр (силижон жарбиде, СиЖ) МОСФЕТ’лер, төмөн менентим диренжи ве хызлы анахтарлама өзелликлери неденийле жогорку чыңалуули кубат електронигинде дегерлендирмененн йары мененткен анахтарлардыр. Анжак тек бир СиЖ МОСФЕТ ячейкасинин мененри менентим диренжини, терс менентим давранышыны, анахтарлама кайыпларыны, кырылма чыңалууини ве капы оксиди гүвенилирлигини ошол эле анда иймененштирмек колай дегилдир. Бир өзеллиги гелиштирен геометрик дегишиклик башка бир перформанс өлчүтүнү көтүлештиребилир.

Геленексел асиметрик хендек МОСФЕТ йапысында хендек капысынын табаны ве йан дуварларынын чоң бөлүмү жогорку каткылы П-куйусу тарафындан корунур. Бу П-куйусу, жогорку чыңалуу алтында хендек көшелеринде олушан електрик аланы сынырлайарак капы оксидини корур. Анжак коруйужу П-куйусу ячейканин бир тарафындаки менентим йолуну капаттыгындан, мененри менентимде гана хендек йан дуварындаки тек МОС каналы кулланылмактадыр. Бу дурум өздүк менентим диренжини артырабилир.

Икинжи сорун терс токын ташынмасыдыр. МОСФЕТ үч фазлы евирижи гиби системлерде үчүнжү бөлгеде чалышыркен ток терс йөнде акабилир. Геленексел йапыда бу ток, СиЖ’нин гениш бант аралыгы неденийле гөреже жогорку бир чыңалууде ачылан гөвде дийодундан гечер. Гөвде дийоду биполар бичкиимде чалыштыгында сүрүкленме бөлгесине деликлер енжекте едилир. Йазарлар бу сүрежи, узун дөнемли перформанс ве карарлылык ачысындан биполар бозунма рискийле илишкмененндирмектедир.

Изилдөөнын араштырма сорусу шудур: Илери йөнде ики паралел МОС каналыны, терс йөнде исе гөвде дийодундан өнже ачылан нормалде капалы бир ЖФЕТ каналыны ошол эле асиметрик хендек ячейкасине йерлештирмек; менентим диренжини, терс менентим чыңалууини, терс топарланма давранышыны ве анахтарлама кайыпларыны блоклама йетенегини бозмадан иймененштиребилир ми?

Liтератүрде хедефленен тасарым бошлугу

Изилдөөда даха өнже кулланылан башлыжа терс менентим чөзүмлери сырткы Сжхотткй барийер дийоду, монолитик Сжхотткй барийер дийоду, бирлешим барийерли Сжхотткй йапысы, хетероеклем дийоду ве МОС канал дийоду оларак сыраланмактадыр. Дыш дийотларын ек паразитик ендүктанс ве капаситанс олуштурабмененжеги, Сжхотткй темасларын жогорку температурата качак токы артырабмененжеги, хетероеклем темасларын үретиминин зор олабмененжеги ве төмөн барийерли МОС канал дийотларынын инже капы оксиди герексиними неденийле еркен делинмейе ачык олабмененжеги белиртилмектедир.

Өнермененн йаклашымда терс ток ичкиин капы оксидине дайанмайан бир ЖФЕТ каналы кулланылмактадыр. Изилдөөчүлөр бу каналын төмөн терс чыңалууде ачылмасыны, бирок мененри менентим ве блоклама сырасында капалы калмасыны амачламыштыр. Айны ячейкаде булунан икинжи МОС каналы исе мененри йөнде ек бир електрон йолу олуштуруркен капы менен дрен арасындаки өртүшме аланыны азалтмак үзере тасарланмыштыр.

ЫЖДЖ-АТМОС йапысы геленексел йапыдан кантип айрылмактадыр?

Шекил 1, өнермененн ЫЖДЖ-АТМОС менен геленексел Ж-АТМОС’ун кеситлерини каршылаштырмактадыр. Хер ики йапыда да 11 µм калынлыгында Н-сүрүкленме бөлгеси, Н типи алт табака, дрен метали, П-куйулары, Н типи ток йайма катмары ве хендек капысы булунмактадыр. Ячейка адымы хер ики жихазда 3,2 µм, хендек деринлиги 1,0 µм ве капы оксиди калынлыгы 50 нм оларак модельленмиштир.

Ж-АТМОС’та мененри менентим каналы, капынын хендек йан дуварындаки Жх1 каналындан олушмактадыр. ЫЖДЖ-АТМОС’та бу канала ек оларак хендегин алтындаки дүзлемсел капы бөлгесинде 0,3 µм узунлугунда Жх2 каналы булунмактадыр. Жх1 ве Жх2 мененри менентимде паралел багланмактадыр.

Өнермененн йапынын каршы тарафында нормалде капалы Н каналлы бир ЖФЕТ олуштурулмуштур. ЖФЕТ бөлгеси, йүзейдеки П⁺ бөлгеси, П-куйулары ве бунларын арасында калан Н типи ток йайма катмарындан мейдана гелмектедир. Булак метали, П⁺ йүзей бөлгесийле ве алт П-куйусуйла темас едерек ЖФЕТ’ин контрол електроду гиби давранмактадыр.

Чифт мененри менентим каналы кантип изилдөөктадыр?

Биринжи бөлгеде, йани позитиф дрен-булак чыңалууи ве позитиф капы-булак чыңалууи алтында Жх1 ве Жх2 бирликте ачылмактадыр. Електронлар гана хендек йан дуварындаки Жх1 үзеринден дегил, хендегин алтындаки дүзлемсел Жх2 үзеринден де акабилмектедир. Ики каналын паралел изилдөөсы топлам менентим йолуну генишлетмекте ве өздүк менентим диренжини азалтмактадыр.

Жх2’нин икинжи ишлеви, капы ве дрен бөлгелери арасындаки еткин өртүшме аланыны күчүлтмектир. Бу геометрик дегишим капы-дрен капаситансыны ве Миллер бөлгесийле илишкили капы-дрен йүкүнү азалтмактадыр. Даха төмөн капы-дрен йүкү, капы чыңалууинин анахтарлама сырасында Миллер платосунда даха кыса сүре калабилмесини ве анахтарламанын даха хызлы тамамланмасыны хедефлемектедир.

Нормалде капалы ЖФЕТ терс менентим йолуну кантип олуштурмактадыр?

ЖФЕТ каналы йатай ве дүшей олмак үзере ики бөлүмле танымланмыштыр. Йатай канал, П⁺ бөлгеси менен П-куйусу арасындаки ток йайма катмарында; дүшей канал исе комшу П-куйулары арасында олушмактадыр. Бу бөлгелердеки ПН бирлешимлери, арадаки Н типи катмары түкетим бөлгесийле даралтмакта ве менентим банды энергия барийери мейдана гетирмектедир.

Илери менентим ве мененри блоклама сырасында бу энергия барийери ЖФЕТ каналыны сыкыштырылмыш дурумда тутмактадыр. Бөйлеже ЖФЕТ, чифт МОС каналынын нормал мененри изилдөөсына ек бир качак же паралел ток йолу олуштурмамактадыр.

Үчүнжү бөлгеде негатиф капы-булак ве терс дрен-булак кошулу уйгуландыгында түкетим бөлгеси даралмакта, менентим банды барийери дүшмекте ве Н типи ток йайма катмарындан Н⁺ булак бөлгесине узанан тек кутуплу бир електрон йолу ачылмактадыр. ЖФЕТ’ин гөвде дийодундан даха төмөн чыңалууде ачылмасы амачландыгындан, терс ток өнже ЖФЕТ үзеринден ташынмактадыр.

Шекил 2’деки үч бойутлу менентим банды энергия хариталары бу меканизмайы гөстермектедир. Илери менентим кошулунда, В_ДС = 10 В ве В_ГС = 15 В икен ЖФЕТ бөлгесинде белиргин бир энергия барийери булунмактадыр. Терс менентимде В_ДС = −5 В ве В_ГС = −5 В уйгуландыгында барийер чоң өлчүде ортадан калкмакта ве кесинтисиз електрон йолу олушмактадыр.

ЖФЕТ канал генишликлери неден критик өнемдедир?

Йатай канал генишлиги W_Л ве дүшей канал генишлиги W_В, ЖФЕТ’ин ханги терс чыңалууде ачылажагыны ве блоклама сырасында капалы калып каламайажагыны белирлемектедир. Канал чок дар олдугунда кубатлү түкетим неденийле терс менентиме гечиш чыңалууи жогорку калабилир. Канал ашыры генишлетилдигинде исе барийер чок күчүлерек сыфыр чыңалууде истенмейен менентим же еркен кырылма мейдана гелебилир.

Шекил 3’те W_В арттыкча терс менентиме гечиш чыңалууинин генел оларак азалдыгы гөрүлмектедир. W_В кичинекен W_Л дегишиминин еткиси сынырлыдыр; чүнкү ачылмайы есас оларак дүшей канал барийери белирлемектедир. W_В бүйүдүгүнде йатай каналда да белиргин бир барийер олушмакта ве W_Л дегишими терс менентиме гечиш чыңалууини даха фазла еткмененмектедир.

Анжак ошол эле графиклерде, W_Л ве W_В ашыры бүйүдүгүнде кырылма чыңалууинин хызла дүштүгү гөстерилмектедир. Метинде W_Л = 0,60 µм ве W_В = 0,50 µм дурумунда ЖФЕТ’ин сыфыр кутупламада менентиме гечтиги белиртилмектедир. Ошондуктан изилдөөчүлөр W_Л = 0,45 µм ве W_В = 0,50 µм дегерлерини сечмиштир.

Акым йайма катмары кантип оптимизе едилмиштир?

Акым йайма катмарынын генишлиги W_ЖСЛ ве каткылама тыгыздыгы Н_ЖСЛ, менентим диренжи менен кырылма чыңалууи арасында башка бир денге олуштурмактадыр. Н_ЖСЛ же W_ЖСЛ артырылдыгында П бөлгелеринин олуштурдугу түкетим бөлгеси даралмакта ве електронларын гечебмененжеги алан генишлемектедир. Бунун сонужунда Р_он,сп азалмактадыр.

Буна каршы даха гениш ве даха жогорку каткылы бир ток йайма катмары, жогорку чыңалуудеки електрик алан дагылымыны дегиштиререк кырылма чыңалууини дүшүрмектедир. Шекил 4’те Н_ЖСЛ дегери 1,5×10¹⁶–3,5×10¹⁶ жм⁻³, W_ЖСЛ исе 0,7–1,1 µм аралыгында таранмыштыр. Изилдөөчүлөр статик башары өлчүтүнү диккате аларак Н_ЖСЛ = 2,5×10¹⁶ жм⁻³ ве W_ЖСЛ = 0,9 µм дегерлерини сечмиштир.

Сентаурус ТЖАД модельинде ханги физиксел еткмененр диккате алынмыштыр?

Изилдөөда өнермененн ве геленексел ячейкалер Сентаурус ТЖАД ортамында модельленмиштир. Симүласйонларда шу физиксел модельлерин кулланылдыгы белиртилмектедир:

• Йүксек електрик алан алтында ташыйыжы харекетлилиги дойгунлугу,
• Аугер йениден бирлешмеси,
• Окуто–Жроwелл чарпма ийонлашмасы,
• Бант аралыгы даралмасы,
• Ексик ийонлашма,
• СиЖ/СиО₂ арайүз тузаклары,
• СиЖ/СиО₂ арайүзүндеки сабит йүклер.

Арайүз тузаклары ве сабит йүклерин моделье екленмеси, идеал бир СиЖ/СиО₂ арайүзү варсайымындан качынмайы амачламактадыр. Муну менен бирге изилдөөда кулланылан тузак тыгыздыгы дагылымларынын ве сабит йүклерин айрынтылы сандык дегерлери верилмемиштир. Бу ексиклик, башка бир араштырма грубунун модельи биребир йениден курмасыны зорлаштырмактадыр.

Илери менентим жыйынтыклары не гөстермектедир?

Шекил 5’те В_ГС = 15 В ве Ы_ДС = 200 А/жм² кошулунда Ж-АТМОС’ун өздүк менентим диренжи 2,49 мΩ·жм², ЫЖДЖ-АТМОС’ун өздүк менентим диренжи исе 1,69 мΩ·жм² оларак хесапланмыштыр. Бөйлеже өнермененн йапыда Р_он,сп болжол менен %32,1 азалмыштыр.

Електрон ток тыгыздыгы хариталарында геленексел йапынын токы гана Жх1 чевресинде йогунлашыркен ЫЖДЖ-АТМОС’та Жх1 ве Жх2 бойунжа ики паралел йол гөрүлмектедир. Айны харитада ЖФЕТ бөлгесинин төмөн електрон тыгыздыгында калдыгы гөстерилмектедир. Бу жыйынтык, ЖФЕТ каналынын мененри менентим сырасында капалы калдыгына илишкин симуляция меканизмасыны колдойт.

Терс менентиме гечиш чыңалууи кантип дегишмиштир?

В_ГС = −5 В ве терс ток тыгыздыгынун чоңлүгү 50 А/жм² икен Ж-АТМОС гөвде дийодунун терс менентиме гечиш чыңалууи 2,82 В оларак хесапланмыштыр. ЫЖДЖ-АТМОС’ун ЖФЕТ йолу исе 1,76 В’та менентиме гечмиштир. Мутлак фарк 1,06 В, гөрели азалма болжол менен %37,6’дыр.

Шекил 6’да геленексел йапыда терс токын гөвде дийодундан гечтиги, ЫЖДЖ-АТМОС’та исе токын ЖФЕТ каналы үзеринден кайнага улаштыгы гөрүлмектедир. ЫЖДЖ-АТМОС ичкиин терс ток тыгыздыгы 50 А/жм²’ден 300 А/жм²’йе йүкселиркен булак-дрен чыңалууи 1,76 В’тан 2,66 В’а йүкселмиш ве ЖФЕТ бөлгесиндеки түкетим аланы гидерек даралмыштыр.

Гөвде дийоду ве биполар бозунма кантип бааланган?

Шекил 7’де мененри менентим ве 1200 В блоклама кошулларында ЖФЕТ бөлгесинин түкетилмиш дурумда калдыгы гөстерилмектедир. Терс ток тыгыздыгы −100 А/жм² олдугунда геленексел Ж-АТМОС’ун сүрүкленме бөлгесинде жогорку делик тыгыздыгы олушуркен ЫЖДЖ-АТМОС’та делик тыгыздыгы чок даха төмөн калмыштыр.

Йазарлар бу фаркы, Ж-АТМОС гөвде дийодунун биполар бичкиимде ачыларак сүрүкленме бөлгесине делик енжекте етмесине багламактадыр. ЫЖДЖ-АТМОС’та терс ток ЖФЕТ’ин тек кутуплу електрон менентимийле ташындыгындан делик енжексийону бастырылмактадыр.

Бу жыйынтык, симуляция кошулларында гөвде дийодунун еткинлешмесинин бастырылдыгыны гөстермектедир. Анжак физиксел айгыт үретилмедиги ве узун сүрели биполар бозунма тажрыйбаи йапылмадыгы ичкиин “биполар бозунманын ортадан калдырылдыгы” ифадеси тажрыйбасел бир гүвенилирлик сонужу оларак йорумланмамалыдыр.

Терс топарланма йүкү не өлчүде азалмыштыр?

Терс топарланма, мененри же терс ток ташыйан бир йары мененткен бирлешимин кутупламасы дегиштирилдигинде бирикен ташыйыжыларын узаклаштырылмасы ичкиин герекен гечижи сүречтир. Йүксек терс топарланма токы ве йүкү, анахтарлама кайбыны ве девредеки електриксел зорланмайы артырабилир.

Шекил 8’де 600 В’лук ендүктиф сыкыштырмалы чифт дарбе девреси кулланыларак терс топарланма симүле едилмиштир. Девреде 5 нХ паразитик ендүктанс ве 200 µХ йүк ендүктансы гөстерилмектедир. ЫЖДЖ-АТМОС ве Ж-АТМОС, 100, 200 ве 300 А/жм² йүк токы кошулларында каршылаштырылмыштыр.

ЫЖДЖ-АТМОС’ун Q_РР дегери ток арттыкча гана 1,13’тен 1,17 µЖ/жм²’йе йүкселмиштир. Ж-АТМОС’та исе ошол эле аралыкта 2,34’тен 4,23 µЖ/жм²’йе белиргин артыш гөрүлмүштүр. Кесит бойунжа чизмененн делик тыгыздыгы егрмененри, ЫЖДЖ-АТМОС’ун делик тыгыздыгынун сүрүкленме бөлгеси каткы тыгыздыгы олан 6×10¹⁵ жм⁻³ дегеринин алтында калдыгыны гөстермектедир.

Блоклама чыңалууи ве температура жыйынтыклары

Өнермененн йапы гана төмөн менентим диренжине дегил, симуляцияда даха жогорку кырылма чыңалууине де улашмыштыр. Табло 2’де ЫЖДЖ-АТМОС ичкиин 1610 В, Ж-АТМОС ичкиин 1485 В кырылма чыңалууи билдирилген. Бөйлеже өнермененн ячейканин кырылма чыңалууи каршылаштырма йапысындан болжол менен %8,4 даха жогоркутир.

Шекил 9’да жихазларын 300 К ве 450 К температуратаки блоклама егрмененри каршылаштырылмактадыр. Кырылма чыңалууинин температурала артмасы, изилдөөда чыг кырылма меканизмасынын баскын олдугунун гөстергеси оларак йорумланмыштыр. Температура йүкселдигинде ташыйыжыларын термал энергияси арттыгы ичкиин качак ток да артмактадыр.

Метин, 450 К’де ЫЖДЖ-АТМОС’ун качак токынын агырлыклы оларак ЖФЕТ барийерини термал оларак ашан ташыйыжылардан булакландыгыны ве Ы_БЛ дегеринин 1×10⁻⁸ А’нын алтында калдыгыны белиртмектедир. Муну менен бирге Шекил 9’ун дүшей ексени А/жм² жинсинден ток тыгыздыгы оларак берилген. Метиндеки ампер бирими менен графиктеки ток тыгыздыгы бирими арасында ачык бир рапорлама тутарсызлыгы булунмактадыр.

Капы оксидиндеки електрик алан

Йүксек чыңалуу алтында хендек табанындаки капы оксидинин електрик аланы СиЖ хендек МОСФЕТ гүвенилирлиги ачысындан критик бир параметредир. Симүласйонда В_ДС = 1200 В икен ЫЖДЖ-АТМОС’ун капы оксидиндеки тепе електрик аланы 1,27 МВ/жм, Ж-АТМОС’унки исе 1,92 МВ/жм оларак билдирилген.

Шекил 9’ун електрик алан еклеринде СиЖ бөлгесиндеки даха жогорку йерел тепе дегерлери де гөстерилмектедир. Бунлар капы оксиди ичкииндеки 1,27 ве 1,92 МВ/жм дегерлерийле карыштырылмамалыдыр. Йазарларын гүвенилирлик дегерлендирмеси өзелликле хендек табаны оксидиндеки електрик алан дегерине дайанмактадыр.

Бу дегерлер сандык електрик алан дагылымындан елде едилмиштир. Капы оксидинде заманла багымлы диелектрик кырылма, сабит капы кутуплама стреси же чевримсел гүвенилирлик тажрыйбаи йапылмадыгы ичкиин узун жихаз өмрү түздөн-түз канытланмамыштыр.

Капаситанс ве капы-дрен өртүшмеси

Шекил 10’да гириш капаситансы Ж_исс ве чыкыш капаситансы Ж_осс хер ики йапы ичкиин бирбирине йакын гөрүнмектедир. Ен белиргин фарк терс актарым же капы-дрен капаситансында ортайа чыкмыштыр.

В_ДС = 800 В’та ЫЖДЖ-АТМОС’ун Ж_ГД дегери 12,1 пФ/жм², Ж-АТМОС’ун дегери 20,9 пФ/жм² оларак хесапланмыштыр. Бу, %42,1 азалмайа каршы гелмектедир. Изилдөөчүлөр бу азалмайы Жх2’нин хендек табанына йерлештирилмесийле капы ве дрен арасындаки өртүшме аланынын күчүлмесине багламактадыр.

Изилдөөда Ж_ГД табанлы жогорку фреканс башары өлчүтү шу чарпымла ифаде едилмиштир:

\[ HF\text{-}FOM_{C_{GD}} = R_{on,sp} \times C_{GD} \]

Бурада Р_он,сп өздүк менентим диренжини, Ж_ГД капы-дрен капаситансыны ифаде едер. Дүшүк дегер, хем төмөн статик менентим диренжинин хем де төмөн капаситиф анахтарлама йүкүнүн бирликте елде едилдигини гөстерир. ЫЖДЖ-АТМОС ичкиин бу дегер 20,4 мΩ·пФ, Ж-АТМОС ичкиин 52,0 мΩ·пФ оларак верилмиш ве %60,8 азалма билдирилген.

Капы-дрен йүкү ве Миллер платосу

Шекил 11’де капы йүкү егрмененринин Миллер платосундан чыкарылан Q_ГД дегерлери каршылаштырылмыштыр. Ж-АТМОС ичкиин Q_ГД 78,2 нЖ/жм², ЫЖДЖ-АТМОС ичкиин 52,2 нЖ/жм²’дир. Өнермененн йапы капы-дрен йүкүнү %33,2 азалтмыштыр.

Q_ГД табанлы жогорку фреканс башары өлчүтү шу шекилде берилген:

\[ HF\text{-}FOM_{Q_{GD}} = R_{on,sp} \times Q_{GD} \]

ЫЖДЖ-АТМОС’ун Р_он,сп×Q_ГД дегери 88,2 мΩ·нЖ, Ж-АТМОС’ун дегери исе 194,7 мΩ·нЖ оларак хесапланмыштыр. Бу фарк %54,7 азалмайа каршы гелмектедир.

Анахтарлама кайыплары кантип дегишмиштир?

Шекил 12’де чифт дарбе девреси алтында ачылма ве капанма гечишлери каршылаштырылмыштыр. ЫЖДЖ-АТМОС’ун даха төмөн терс топарланма йүкү ачылма гечишиндеки ток-чыңалуу өртүшмесини азалтмыш; даха төмөн Ж_ГД ве Q_ГД исе капанма сүресини кысалтмыштыр.

Топлам анахтарлама кайбы, изилдөө жыйынтыкларындаки ачылма ве капанма кайыпларынын топламыйла ифаде едилмектедир:

\[ E_{sw} = E_{on} + E_{off} \]

ЫЖДЖ-АТМОС ичкиин 1,52 + 0,74 = 2,26 мЖ/жм², Ж-АТМОС ичкиин 3,16 + 1,11 = 4,27 мЖ/жм² сонужу елде едилмектедир.

Өнермененн ве геленексел йапынын генел каршылаштырмасы

Изилдөөнын кубатлү йөнлери нелердир?

• Илери менентим, терс менентим, блоклама, капаситанс, капы йүкү, терс топарланма ве анахтарлама давранышы ошол эле жихаз модельи үзеринде изилденген.
• Йени йапынын гана генел кесити дегил, изилдөө меканизмасы менентим банды, узай йүкү, електрон токы ве делик тыгыздыгы хариталарыйла гөстерилмиштир.
• ЖФЕТ’ин йатай ве дүшей канал генишликлери, терс менентиме гечиш чыңалууи менен кырылма чыңалууи арасындаки денге диккате алынарак таранмыштыр.
• Акым йайма катмарынын генишлиги ве каткылама тыгыздыгы айры параметрик анализлерле оптимизе едилмиштир.
• Өнермененн ве геленексел жихаз ошол эле темел ячейка бойутлары ве сүрүкленме бөлгеси өзелликлерийле каршылаштырылмыштыр.
• СиЖ/СиО₂ арайүз тузаклары ве сабит йүклер симуляция модельине дâхил едилмиштир.
• Чифт дарбе ве терс топарланма симуляциялары, статик жихаз жыйынтыкларыны динамик анахтарлама өлчүтлерийле тамамламыштыр.

Изилдөөнын сынырлылыклары нелердир?

• Изилдөө тамамен Сентаурус ТЖАД симуляцияуна дайанмактадыр; физиксел ЫЖДЖ-АТМОС үретилмемиштир.
• Електриксел жыйынтыклар лаборатувар өлчөөлерийле тастыкталган эмес.
• Үретим акыш шемасы, маске адымлары, ийон имплантасйону, епитакси, оксидасйон ве темас метализасйону айрынтылы оларак верилмемиштир.
• ЖФЕТ бөлгеси ве алт дүзлемсел каналын үретим толерансларына дуйарлылыгы инжеленмемиштир.
• СиЖ/СиО₂ арайүз тузагы ве сабит йүк дегерлери айрынтылы бичкиимде баяндалган эмес.
• Ешик чыңалууи, канал харекетлилиги ве сыжаклыга баглы менентим диренжи айрынтылы оларак сунулмамыштыр.
• Кыса девре дайанымы, чыг энергияси, капы оксиди өмрү ве заманла багымлы диелектрик кырылма анализ едилмемиштир.
• Паразитик ячейкалер арасы еткмененшим, үч бойутлу чет сонландырмасы ве герчек йонга дүзени модельленмемиштир.
• Чифт дарбе жыйынтыклары герчек пакет ендүктансы, багланты тели, термал емпеданс ве сүрүжү девреси еткмененрини бүтүнүйле темсил етмемектедир.
• 450 К сонужу сандык температура симуляцияудур; узун сүрели жогорку температура изилдөө өмрүнү көрсөтпөйт.
• Истатистиксел текрар, үретим дагылымы же сүреч дегишкенлиги анализи жок.
• Малийет, йонга аланы, үретим верими ве тижари өлчекленебилирлик дегерлендирилмемиштир.

Метиндеки рапорлама ве дүзенлеме сорунлары

• Гириш бөлүмүндеки базы булак гөндермелери “Еррор! Референже соурже нот фоунд.” бичкииминде бозук гөрүнмектедир.
• Булакчада ошол эле ентегре ЖФЕТ изилдөөсы 24 ве 25 нумаралы булакларда йинеленмиштир.
• Анахтарлама кайбы ачыкламасында “Шекил 15(б)”йе гөндерме йапылмактадыр; йүкленен изилдөөда илгили жыйынтык Шекил 12(б)’де булунмактадыр.
• Йүксек температура качак токы метинде ампер жинсинден йазылыркен илгили графигин ексени А/жм² жинсинден ток тыгыздыгы гөстермектедир.
• Жыйынтык бөлүмүнде биполар бозунманын “чөзүлдүгү” же “ортадан калдырылдыгы” йөнүнде кесин ифаделер кулланылмыштыр; изилдөө тажрыйбасел ве узун дөнемли гүвенилирлик догруламасы сунмамактадыр.
• Вери кулланылмадыгы белиртилмесине рагмен изилдөө чок сайыда сандык симуляция чыктысы үретмектедир. Бу ифаде сырткы бир вери сетинин кулланылмадыгы анламында йорумланабилир; бирок симуляция досйалары же сандык жыйынтыклар пайлашылмамыштыр.

Изилдөө ханги жыйынтыклары колдойт?

• Өнермененн ЫЖДЖ-АТМОС геометриси, кулланылан ТЖАД модельи ичкиинде геленексел Ж-АТМОС’тан даха төмөн өздүк менентим диренжи гөстермиштир.
• Икинжи дүзлемсел МОС каналы, мененри менентимде Жх1 менен паралел бир електрон йолу олуштурмуштур.
• Ентегре ЖФЕТ, симуляцияда гөвде дийодундан даха төмөн терс чыңалууде ачылмыштыр.
• ЖФЕТ үзеринден тек кутуплу терс менентим, симуляциядаки делик енжексийонуну ве терс топарланма йүкүнү азалтмыштыр.
• Алт дүзлемсел каналын геометриси капы-дрен капаситансы менен капы-дрен йүкүнү азалтмыштыр.
• Өнермененн йапы, кулланылан чифт дарбе симуляцияу алтында даха төмөн ачылма ве капанма кайбы гөстермиштир.
• П-куйусу корумасы, 1200 В блоклама сырасында хендек оксидиндеки тепе аланы 1,27 МВ/жм севийесинде тутмуштур.

Изилдөө ханги жыйынтыклары далилдебейт?

• ЫЖДЖ-АТМОС’ун физиксел оларак үретмененбилирлигини далилдебейт.
• Герчек бир йонганын таблода вермененн бүтүн дегерлери саглайажагыны көрсөтпөйт.
• Биполар бозунманын герчек жихазларда тамамен ортадан калкажагыны далилдебейт.
• Капы оксидинин узун дөнемли кулланымда гүвенилир калажагыны тажрыйбасел оларак көрсөтпөйт.
• Герчек бир евирижи же кубат дөнүштүрүжүсүнде топлам систем кайбынын %47,1 азалажагыны көрсөтпөйт.
• Електрикли арач, йенмененнебилир энергия, хаважылык же ендүстрийел системлерде саха башарысы сунмамактадыр.
• Сери үретим малийети, үретим верими, патент дуруму же тижари уйгуланабилирлик хаккында каныт сагламамактадыр.
• Хакемли билимсел узлашы же көз карандысыз лаборатувар догруламасы олуштурмамактадыр.

Изилдөөнын Ыкмаи ве Жыйынтыктары

Булак, жихаз ве анализ түрү

Темел геометрик ве каткылама параметрелери

Симүласйон акышы

1. Геленексел Ж-АТМОС ве өнермененн ЫЖДЖ-АТМОС кеситлери ошол эле темел ячейка бойутларыйла олуштурулмуштур.
2. ЖФЕТ’ин W_Л ве W_В генишликлери дегиштирмененрек менентим банды барийери, терс менентиме гечиш чыңалууи ве кырылма чыңалууи хесапланмыштыр.
3. Еркен кырылмайы өнлейен ве терс менентиме гечиш чыңалууини дүшүрен W_Л = 0,45 µм менен W_В = 0,50 µм дегерлери сечилмиштир.
4. Н_ЖСЛ ве W_ЖСЛ таранарак менентим диренжи, кырылма чыңалууи ве статик башары өлчүтү каршылаштырылмыштыр.
5. Илери ве терс Ы–В егрмененри менен електрон ток йогунлуклары хесапланмыштыр.
6. Узай йүкү ве делик тыгыздыгы хариталарыйла ЖФЕТ’ин мененри йөнде капалы, терс йөнде ачык калмасы изилденген.
7. Чифт дарбе девресийле терс топарланма ве анахтарлама гечишлери симүле едилмиштир.
8. 300 К ве 450 К’де блоклама ве качак давранышы бааланган.
9. Капаситанс ве капы йүкү егрмененринден Ж_ГД менен Q_ГД чыкарылмыштыр.
10. Бүтүн темел жыйынтыклар геленексел Ж-АТМОС менен каршылаштырылмыштыр.

Башлыжа сандык жыйынтыклар

• Р_он,сп, 2,49 мΩ·жм²’ден 1,69 мΩ·жм²’йе дүшмүштүр.
• В_жут-ин, 2,82 В’тан 1,76 В’а дүшмүштүр.
• БВ, 1485 В’тан 1610 В’а йүкселмиштир.
• 200 А/жм² йүк токында Q_РР, 3,42 µЖ/жм²’ден 1,15 µЖ/жм²’йе дүшмүштүр.
• Ж_ГД, 20,9 пФ/жм²’ден 12,1 пФ/жм²’йе дүшмүштүр.
• Q_ГД, 78,2 нЖ/жм²’ден 52,2 нЖ/жм²’йе дүшмүштүр.
• Капы оксидиндеки тепе електрик аланы 1,92 МВ/жм’ден 1,27 МВ/жм’йе дүшмүштүр.
• Е_он, 3,16 мЖ/жм²’ден 1,52 мЖ/жм²’йе дүшмүштүр.
• Е_офф, 1,11 мЖ/жм²’ден 0,74 мЖ/жм²’йе дүшмүштүр.
• Топлам анахтарлама кайбы 4,27 мЖ/жм²’ден 2,26 мЖ/жм²’йе дүшмүштүр.

Истатистиксел ве тажрыйбасел дегерлендирме сыныры

Изилдөөда тажрыйба грубу, физиксел өрнек сайысы, үретим текрары, орточо, стандарт сапма, гүвен аралыгы, п дегери же анламлылык ешиги жок. Вермененн жыйынтыклар белирленмиш геометри ве физиксел модель параметрелери алтында елде едмененн детерминистик ТЖАД чыктыларыдыр. Ошондуктан йүздесел иймененшмелер симуляциядаки ики жихаз модельи арасындаки фаркы гөстермекте; үретмененжек жихазларда бекленен дагылымы же истатистиксел гүвени көрсөтпөйт.

Булак ве Ыкма Эскертүү

Изилдөөнын там өзгүн ады: А Неw СиЖ Асймметриж Тренжх МОСФЕТ Wитх Ынтегратед ЖФЕТ анд Дуал Форwард Жханнелс фор Ымпровед Форwард, Реверсе, анд Сwитжхинг Жхаражтеристижс

Йазарлар ве сыралары: Жинсонг Liанг, Жхенгxи Динг, Зхаопенг Баи, Хонг-Пинг Ма, Qинг-Жхун Зханг

Еш биринжи йазар же еш каткы: Бу сүрүмде еш биринжи йазар йа да еш каткы билгиси йер алмамактадыр.

Сорумлу йазар: Хонг-Пинг Ма

Курумсал баглантылар:

• Ынституте оф Wиде Бандгап Семижондужторс анд Футуре Liгхтинг, Жоллеге оф Ынтеллигент Роботижс анд Адванжед Мануфажтуринг, Фудан Университй, Схангхаи, Кытай
• Схангхаи Ресеаржх Жентер фор Силижон Жарбиде Поwер Девижес Енгинееринг &амп; Тежхнологй, Фудан Университй, Схангхаи, Кытай
• Ынституте оф Wиде Бандгап Семижондужтор Материалс анд Девижес, Ресеаржх Ынституте оф Фудан Университй ин Нингбо, Нингбо, Кытай

DOI: Бу сүрүмде DOI билгиси йер алмамактадыр.

Дерги: Хакемли бир дерги ады бу сүрүмде белиртилмемиштир.

Өзгүн йайыневи: Өзгүн дерги же йайыневи билгиси бу сүрүм үзеринден догруланамамыштыр.

Йайын платформу: SSRN

Йайын йылы: Йайын йылы метин үзеринден догруланамамыштыр.

Булак түрү: Сандык йары мененткен жихаз симуляцияуна дайалы препринт араштырма макалеси

Хакемлик дуруму: Бу изилдөө бир препринттир ве хакем дегерлендирмесинден гечмемиштир.

Ресмî препринт баглантысы:https://ssrn.com/abstract=7195346

Бу Түркче макале, йүкленен изилдөөнын башлыгы, йазар ве курум билгмененри, метни, жихаз кеситлери, девре шемалары, менентим банды йүзейлери, параметрик графиклер, ток ве ташыйыжы тыгыздыгы хариталары, блоклама егрмененри, капаситанс ве капы йүкү графиклери, чифт дарбе жыйынтыклары, таблолары ве жыйынтык бөлүмү инжеленерек хазырланмыштыр. Изилдөөда булунмайан тажрыйбасел же тижари башары иддиалары екленмемиштир.

Изилдөөнын темел сынырлылыгы, жыйынтыкларын түмүнүн Сентаурус ТЖАД симуляцияларына дайанмасыдыр. Физиксел жихаз үретилмемиш; мененри ве терс менентим, блоклама, терс топарланма, анахтарлама, температура ве капы оксиди гүвенилирлиги тажрыйбасел оларак тастыкталган эмес. Бу изилдөө хакем дегерлендирмесинден гечмемиш бир препринттир; жыйынтыклары бу сынырлылыклар диккате алынарак окунмалыдыр.