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热载流子效应对器件性能的影响

发布时间:2015/6/23 19:06:41 访问次数:1422

   所谓热载流子是指其能量比费米能级大几个KT以上的载流子。这些载流子与晶格不处于热平衡状态,AD818AR当其能量达到或超过Si-Si0。界面势垒时(对电子注入为3.2eV,对空穴注入为4. 5eV)便会注入氧化层中,产生界面态、氧化层陷阱或被陷阱所俘获,使氧化层电荷增加或波动不稳,这就是热载流子效应( Hot Carrier Effect)。由于电子注入时所需能量比空穴低,因此一般不特别说明的热载流子多指热电子。它对不同器件造成不同的可靠性问题。

   1.双极器件

   热载流子效应会引起电流增益下降和PN结击穿电压的蠕变。前已述及,Q.。的存在使晶体管hFE下降并产生l/f噪声。随着Q.。的增加,情况将进一步恶化甚至导致器件失效。

   当PN结发生表面雪崩击穿时,载流子不断受到势垒区电场的作用而加速,有可能注入附近的S102中并为陷阱所俘获。注入载流子可为电子,也可为空穴,与Si02中电场的方向有关。如注入热载流子后使PN结表面势垒区宽度变窄,击穿电压降低;反之,则击

穿电压增高,使击穿电压随时间变化,此即击穿电压的蠕变。

   2.MOS器件

   随着沟道电流增加,热载流子增加,注入氧化层中使Qi.及Q。。增加,这使MOS器件的平带电压V FB、阈值电压VT漂移,跨导g。减小,变化达到一定数值即引起失效。图4.6给出了热载流子效应引起器件的J—V特性的变化情况。

         

   所谓热载流子是指其能量比费米能级大几个KT以上的载流子。这些载流子与晶格不处于热平衡状态,AD818AR当其能量达到或超过Si-Si0。界面势垒时(对电子注入为3.2eV,对空穴注入为4. 5eV)便会注入氧化层中,产生界面态、氧化层陷阱或被陷阱所俘获,使氧化层电荷增加或波动不稳,这就是热载流子效应( Hot Carrier Effect)。由于电子注入时所需能量比空穴低,因此一般不特别说明的热载流子多指热电子。它对不同器件造成不同的可靠性问题。

   1.双极器件

   热载流子效应会引起电流增益下降和PN结击穿电压的蠕变。前已述及,Q.。的存在使晶体管hFE下降并产生l/f噪声。随着Q.。的增加,情况将进一步恶化甚至导致器件失效。

   当PN结发生表面雪崩击穿时,载流子不断受到势垒区电场的作用而加速,有可能注入附近的S102中并为陷阱所俘获。注入载流子可为电子,也可为空穴,与Si02中电场的方向有关。如注入热载流子后使PN结表面势垒区宽度变窄,击穿电压降低;反之,则击

穿电压增高,使击穿电压随时间变化,此即击穿电压的蠕变。

   2.MOS器件

   随着沟道电流增加,热载流子增加,注入氧化层中使Qi.及Q。。增加,这使MOS器件的平带电压V FB、阈值电压VT漂移,跨导g。减小,变化达到一定数值即引起失效。图4.6给出了热载流子效应引起器件的J—V特性的变化情况。

         

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