Articles | Volume 7
Adv. Radio Sci., 7, 185–190, 2009
https://doi.org/10.5194/ars-7-185-2009
Adv. Radio Sci., 7, 185–190, 2009
https://doi.org/10.5194/ars-7-185-2009

  19 May 2009

19 May 2009

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

S. Stegemann, J. Xiong, and W. Mathis S. Stegemann et al.
  • Leibniz Universität Hannover, Institut für theoretische Elektrotechnik, Appelst. 9A, 30167 Hannover, Deutschland

Abstract. Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauelemente in CMOS-Schaltungen und den dadurch erreichten Strukturgrößen nehmen quantenmechanische Effekte zunehmenden Einfluss auf die Funktion von Transistoren und damit auf die gesamte Schaltung. Unter Einbeziehung der Energiequantisierung an der Si/SiO2-Grenzfläche wird untersucht, wie sich durch eine Modifikation der Beschreibung des Oberflächenpotenzials die Inversionsladung quantenmechanisch formulieren lässt. Im Hinblick auf den Entwurf und die Simulation von CMOS-Analogschaltungen wird dazu ein ladungsbasiertes MOS-Transistor-Modell zugrunde gelegt. Die sich daraus ergebenden Veränderungen für die Kapazitäten und die Inversionsladung werden dabei für die Modellierung des quasiballistischen Drain-Source-Stromes verwendet. Dazu wird innerhalb dieses Modells ein Streufaktor berechnet, mit dem nanoskalierte MOS-Transistoren mit einer Kanallänge von unter 20 nm simuliert werden können. Ausgehend von Parametern eines CMOS-Prozesses werden mit MATLAB die Einflüsse der quantenmechanischen Effekte bei der Skalierung des Transistors analysiert.