MOSFET'lerdeki sıcak taşıyıcı etkisinin modellenmesi için yeni yaklaşımlar
New approaches for the modelling of hot carrier effect in MOSFET's
Yazar: FIRAT KAÇAR
Danışman: PROF.DR. AYTEN KUNTMAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
ÖZETMOSFET'LERDEKİ SICAK TAŞIYICI ETKİSİNİN MODELLENMESİ İÇİNYENİ YAKLAŞIMLARBu çalışmada, sıcak taşıyıcıların MOS tranzistorlar üzerindeki etkileri teorik vedeneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada üretim teknolojileri aynı, kanal boylarıbirbirinden farklı beş adet N-MOS ve iki adet de P-MOS olmak üzere iki tip tranzistorkullanılmıştır.Ölçüm sonuçlarından yararlanılarak literatürde verilen ve parametrelerin belirlenmesiaçısından zorluklar gösteren modellere bir alternatif oluşturmak üzere istatistikselkestirime dayanan birkaç yöntem incelenmiştir. İncelenen yöntemler sırasıyla Poweryöntemi, Power-log-I yöntemi, Power-log-II yöntemi, Logaritmik yöntem ve Weibullyöntemidir.İncelenen bu yöntemler ışığında tranzistorların sıcak taşıyıcı yorulmasını belirleyen vetranzistorun ömrünü tahmin eden bir model önerilmiştir. Ölçüm sonuçları ve önerilenyöntemlerle elde edilen hesaplama sonuçlarının iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür.Önerilen modelin devreye nasıl uygulanacağı ve modelin pratikliğini göstermek üzereüç farklı devre için sıcak taşıyıcı yorulması SPICE benzetimi ile incelenmiştir.Yapılan bu çalışma sonucunda incelenen yöntemlerden elde edilen fonksiyonlarkullanılarak N-MOS ve P-MOS tranzistorun sıcak taşıyıcı etkisinin zamanla değişiminiveren model önerilmiştir. Bu model sayesinde herhangi bir dijital veya analog devreninsıcak taşıyıcı yorulmasından ne kadar etkilendiği belirlenebilmektedir. Ayrıca önerilenmodel kullanılarak tranzistorun ve/veya herhangi bir devrenin ömrü yaklaşık olaraktahmin edilebilmektedir.x

Abstract:
SUMMARYNEW APPROACHES FOR THE MODELLING OF HOT CARRIER EFFECT INMOSFET?SIn this work, the effects of hot carriers on the MOS transistors were examinedtherotically and experimentally.Two type of transistors, five N-MOS and two P-MOS,whose production technologies are the same, and channel lengths are different fromeach other, were used in the work.The fact that the models based on the results of measurement cause some difficulties interms of the determination of the parameters. In order to overcome these difficulties,alternative models based on statistical estimates are examined. These ones are ?Power?,?Power-log-I?, ?Power-log II? , ?Logarithmic? and ?Weibull? approaches respectively.With the help of the examined methods, a model which determines the hot carrierdegradation of the transistors and suggesting the life of the transistor was proposed. Itwas seen that, experimental results and calculation results that has been obtained byusing proposed methods fit each other well.Hot carrier degradation was examined for three different circuits by using the SPICEsimulation to demonstrate how the proposed method is applied to the circuit and thepracticality of the model.At the result of this work, the model which gives the change of hot carrier effect of theN-MOS and the P-MOS transistors with time was proposed by using the functionsobtained from the examined methods. By using this model, it was determined how adigital or analog circuit from the hot carrier degradation is effected. Furthermore, byusing the proposed method the life of transistor and/or any circuit can be estimatedapproximately.xi