Modélisation compacte de transistors à effet de champ nanofils pour la conception de circuits PDF Download
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Author: Bastien Cousin
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 225
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Book Description
L'objectif de ce travail de thèse s'articule autour du développement d'un modèle compact du transistor GAA nanofil cylindrique. L'objectif est ici de reproduire le comportement électrique du transistor à travers un modèle afin que celui-ci soit utilisable en conception de circuits. Le transistor est considéré tout d'abord comme idéal c'est-à-dire sans effets parasites afin de constituer le cœur du modèle compact. L'étude porte ensuite sur la modélisation des effets de confinement quantique. Une correction quantique avec prise en compte à la fois des confinements structurels et électriques des porteurs dans le silicium est alors proposée et insérée dans le cœur du modèle compact. L'étude concerne ensuite la modélisation des effets de canaux courts, phénomènes parasites associés à la réduction de longueur de grille du transistor. Puis, plusieurs effets physiques spécifiques tels que les courants de fuite de grille, le GIDL, la résistance série et la dégradation de la mobilité sont traités et implémentés dans le cœur du modèle. Enfin, des résultats de mesures expérimentales permettent la validation du modèle complet.
Author: Bastien Cousin
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Languages : fr
Pages : 225
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Book Description
L'objectif de ce travail de thèse s'articule autour du développement d'un modèle compact du transistor GAA nanofil cylindrique. L'objectif est ici de reproduire le comportement électrique du transistor à travers un modèle afin que celui-ci soit utilisable en conception de circuits. Le transistor est considéré tout d'abord comme idéal c'est-à-dire sans effets parasites afin de constituer le cœur du modèle compact. L'étude porte ensuite sur la modélisation des effets de confinement quantique. Une correction quantique avec prise en compte à la fois des confinements structurels et électriques des porteurs dans le silicium est alors proposée et insérée dans le cœur du modèle compact. L'étude concerne ensuite la modélisation des effets de canaux courts, phénomènes parasites associés à la réduction de longueur de grille du transistor. Puis, plusieurs effets physiques spécifiques tels que les courants de fuite de grille, le GIDL, la résistance série et la dégradation de la mobilité sont traités et implémentés dans le cœur du modèle. Enfin, des résultats de mesures expérimentales permettent la validation du modèle complet.
Author: Henk C. de Graaff
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3709190436
Category : Computers
Languages : en
Pages : 367
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Book Description
During the first decade following the invention of the transistor, progress in semiconductor device technology advanced rapidly due to an effective synergy of technological discoveries and physical understanding. Through physical reasoning, a feeling for the right assumption and the correct interpretation of experimental findings, a small group of pioneers conceived the major analytic design equations, which are currently to be found in numerous textbooks. Naturally with the growth of specific applications, the description of some characteristic properties became more complicated. For instance, in inte grated circuits this was due in part to the use of a wider bias range, the addition of inherent parasitic elements and the occurrence of multi dimensional effects in smaller devices. Since powerful computing aids became available at the same time, complicated situations in complex configurations could be analyzed by useful numerical techniques. Despite the resulting progress in device optimization, the above approach fails to provide a required compact set of device design and process control rules and a compact circuit model for the analysis of large-scale electronic designs. This book therefore takes up the original thread to some extent. Taking into account new physical effects and introducing useful but correct simplifying assumptions, the previous concepts of analytic device models have been extended to describe the characteristics of modern integrated circuit devices. This has been made possible by making extensive use of exact numerical results to gain insight into complicated situations of transistor operation.
Author: Maxime Legallais
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Un nanonet possède des propriétés remarquables qui proviennent non seulement des propriétés intrinsèques de chaque nanostructure mais aussi de leur assemblage en réseau ce qui les rend particulièrement attractifs pour de multiples applications, notamment dans les domaines de l'optique, l'électronique ou encore le biomédical. Dans ce travail de thèse, des nanonets constitués de nanofils de silicium ont été intégrés pour la première fois sous forme de transistors à effet de champ avec une grille en face arrière. La filière technologique développée est parfaitement compatible avec une production des dispositifs en masse, à bas coût et à grande échelle pour un budget thermique n'excédant pas 400°C. Des avancées technologiques majeures ont été réalisées grâce à la maîtrise du frittage des jonctions entre nanofils, de la siliciuration des contacts et de la passivation des nanofils avec de l'alumine. Les transistors à nanonets fabriqués présentent des caractéristiques électriques excellentes, stables sous air et reproductibles qui sont capables de concurrencer celles des transistors à nanofil unique. Une étude approfondie de la percolation par des mesures expérimentales et des simulations Monte-Carlo a mis en évidence que la limitation de la conduction par les jonctions entre nanofils permet d'améliorer considérablement les performances électriques. Après une intégration des dispositifs sous forme de biocapteurs, il a été montré que les transistors sont sensibles électriquement à l'hybridation de l'ADN. Bénéficiant d'un procédé de fabrication compatible avec l'industrie de la microélectronique, une intégration 3D de ces transistors à nanonet sur un circuit de lecture peut alors être envisagée ce qui ouvre la voie à des biocapteurs portables, capables de détecter l'ADN en temps réel et sans marquage. De plus, la flexibilité mécanique et la transparence optique du nanonet offrent d'autres opportunités dans le domaine de l'électronique flexible.
Author: Gilles Montoriol
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Dae Mann Kim
Publisher: Springer
ISBN: 9781461481256
Category :
Languages : en
Pages : 298
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Author: Johnny Goguet
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Selon l'ITRS, le transistor à nanotube de carbone est une des alternatives prometteuses au transistor MOS Silicium notamment en termes de taille de composant et d'architectures de circuits innovantes. Cependant, à l'heure actuelle, la maturité des procédés de fabrication de ces technologies ne permet pas de contrôler finement les caractéristiques électriques. C'est pourquoi, nous proposons un modèle compact basé sur les principes physiques qui gouvernent le fonctionnement du transistor à nanotube. Cette modélisation permet de lier les activités technologiques à celles de conception de circuit dans le contexte de prototypage virtuel. Pour peu qu'elle inclut des paramètres reflétant la variation des procédés, il est alors possible d'estimer les performances potentielles des circuits intégrés. Le transistor à nanotube de carbone à modulation de hauteur de barrière (C-CNFET), i.e. « MOS-like », est modélisé analytiquement en supposant le transport balistique des porteurs dans le canal. Le formalisme de Landauer est utilisé pour décrire le courant modulé par le potentiel du canal calculé de façon auto-cohérente avec la charge associée selon le potentiel appliqué sur la grille. Le modèle du transistor à nanotube de carbone double grille, DG-CNFET est basé sur celui du C-CNFET. Ce transistor est de type N ou P selon la polarisation de la grille supplémentaire. Ce transistor est modélisé de manière similaire pour les 3 régions : la partie interne modulée par la grille centrale, et les accès source et drain modulés par la grille arrière. La charge, plus complexe à calculer que celle du C-CNFET, est résolue analytiquement en considérant différentes plages de polarisation et d'énergie. Le modèle du DG-CNFET a été mis en œuvre dans le cadre d'architectures de circuits électroniques innovants : une porte logique à 2 entrées comportant 7 transistors CNFET dont 3 DG-CNFET pouvant, selon la polarisation des 3 entrées de configuration, réaliser 8 fonctions logiques différentes.
Author: Miloud Abboun
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Languages : fr
Pages : 287
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Les avancées dans les systèmes de communication et de traitement de l'information nécessitent des circuits à haut débit qui doivent s'appuyer sur des transistors aux performances en vitesse et en puissance élevées. Les Transistors Bipolaires à Hétérojonction (TBH) III-V constituent un bon compromis. Le TBH-InP est l'un d'entre eux. Il convient d'autant mieux pour le développement de systèmes de télécommunications à des débits supérieurs à 60 Gbits/s que sa technologie permet l'intégration de composants optoélectroniques de longueur d'onde comprise entre 1,3 mM et 1,55 mM. Le regain d'intérêt pour ces technologies a mis en lumière les problèmes et les contraintes liés à la modélisation compacte. Le travail présenté s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le CNET Bagneux/OPTO+ et l'IEF. Il a pour objet l'étude expérimentale et la modélisation électrique des TBDH-InP. Quatre technologies auto-alignées qui diffèrent par la nature du dopage de base (béryllium ou carbone) et par la présence d'un gradient d'indium dans la base ont été étudiées. Pour chaque technologie un grand nombre de dispositifs a été analysé et une masse importante de données expérimentales a permis d'obtenir les paramètres du modèle de Gummel-Poon de ces composants. Ces modèles ont ensuite été utilisés par les concepteurs de circuits intégrés d'OPTO+ pour réaliser des circuits pour la logique "haut débit" (multiplexeur, circuit de décision, bascule D, driver, ...). La volumineuse base de données a également permis d'étudier l'auto-échauffement dans les TBH-InP d'abord par une approche expérimentale puis par une modélisation numérique de l'équation de Fourier. Le travail de modélisation a permis de dégager des pistes pour réduire l'auto-échauffement. Pour mieux cerner le fonctionnement physique des TBH, une analyse expérimentale à température variable a été réalisée sur une des quatre technologies. Enfin, une analyse de sensibilité des paramètres du modèle de Gummel-Poon à 300K sur le temps de commutation des paires différentielles (technologie CML/ECL) a été effectuée: -Le temps de retard t(FF) et le temps de charge R(BB),C(jC) sont les deux contributions intrinsèques les plus importantes, -L'extraction de certains paramètres du modèle est imprécise (C(jE), Rc entre autre) et se répercute sur le t(FF) on perçoit la nécessité de développer des approches fiables pour extraire ces éléments.
Author: Dominique Langrez
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Languages : fr
Pages : 300
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LA CONCEPTION DE CIRCUITS HYPERFREQUENCES REQUIERT UNE MODELISATION COMPLETE DES COMPOSANTS ACTIFS UTILISES, AFIN D'OPTIMISER LES PERFORMANCES DU DISPOSITIF ENVISAGE. POUR CE FAIRE, IL EST NECESSAIRE DE DEVELOPPER DES TECHNIQUES SPECIFIQUES DE CARACTERISATION QUI CONDUISENT A L'OBTENTION D'UN SCHEMA EQUIVALENT DESTINE A ETRE IMPLANTE AU SEIN D'UN SIMULATEUR ELECTRIQUE. CE MEMOIRE DECRIT TOUTE UNE METHODOLOGIE DE CARACTERISATION MISE AU POINT ET APPLIQUEE POUR LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP DE TYPE BIGRILLE, DANS LE BUT DE CONCEVOIR UN MELANGEUR MILLIMETRIQUE FONCTIONNANT A 60 GHZ. COMPTE-TENU DE LA COMPLEXITE DE CE COMPOSANT SPECIFIQUE, PLUSIEURS ETAPES SONT NECESSAIRES POUR EXTRAIRE L'ENSEMBLE DES ELEMENTS CONSTITUANT LE SCHEMA ELECTRIQUE EQUIVALENT. PARALLELEMENT A L'ELABORATION DE LA PROCEDURE DE CARACTERISATION, NOUS AVONS DEVELOPPE UN BANC DE MESURE SOUS POINTES 3 PORTES DISPONIBLE DE 1.5 A 26.5 GHZ ET NECESSAIRE POUR L'ACQUISITION DES PARAMETRES DE LA MATRICE SCATTERING DU TEC DOUBLE GRILLE. PLUSIEURS TRANSISTORS DE FILIERES DIFFERENTES (MESFET, HEMT, PM-HEMT) ONT ETE EXPERIMENTES. LES PRINCIPAUX RESULTATS TYPIQUEMENT OBTENUS FONT L'OBJET D'UNE PRESENTATION ET D'UNE ANALYSE, D'OU IL RESSORT UN BON ACCORD AVEC LES PREDICTIONS THEORIQUES. NOUS TRAITONS UN DERNIER ASPECT CONCERNANT L'ETUDE EXPERIMENTALE DES POTENTIALITES DES TECS BIGRILLES EN TANT QU'AMPLIFICATEURS EN GAMME D'ONDES MILLIMETRIQUES. LES LIMITATIONS ACTUELLES DUES AUX EFFETS DE CANAL COURT RENCONTRES AVEC LES STRUCTURES MONOGRILLES A GRILLE ULTRA COURTE ONT MOTIVE NOTRE DEMARCHE. NOUS PRESENTONS LES CARACTERISTIQUES ET LES RESULTATS OBTENUS AVEC DES COMPOSANTS BIGRILLES UTILISES EN CONFIGURATION CASCODE ET FABRIQUES AU SEIN DU LABORATOIRE. LES PERFORMANCES ATTEINTES COMPARATIVEMENT AUX TECS MONOGRILLES, OUVRENT DE LARGES PERSPECTIVES POUR CE TYPE DE TRANSISTORS
Author: Christophe Charbonniaud
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Languages : fr
Pages : 191
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Book Description
L’objectif de cette étude est d’évaluer les potentialités des transistors HEMTs AlGaN/GaN pour l’amplification de puissance aux fréquences micro-ondes, à l’aide d’un banc de mesures I(V) et paramètres [S] en régime impulsionnel, et de proposer un modèle précis de ce type de transistors facilement implémentable dans les logiciels de C.A.O. des circuits. Après un passage en revue des différentes technologies disponibles sur le marché pour l’amplification de puissance, les transistors HEMTs grand gap à base de Nitrures de Gallium apparaissent comme des candidats naturels pour ces applications (Figures de mérites de Johnson, ...). Cependant, ces transistors plus que prometteurs ne sont pas exempts de défauts. En effet, plusieurs phénomènes limitatifs inhérents à la technologie GaN, à savoir l’auto-échauffement et les effets des pièges, doivent être pris en compte lors de la conception des circuits micro-ondes. Une étude de ces différents effets limitatifs en terme de puissance est effectuée. Enfin, un modèle non-linéaire électrothermique d’un transistor HEMT 8x125 μm est présenté, et validé à l’aide de deux banc de mesures fonctionnelles (banc Load-Pull et banc LSNA).
Author: Virginie Hoel
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les nouvelles applications necessitent des frequences de travail toujours plus elevees. Pour cela, nous souhaitons realiser des circuits amplificateurs faible bruit performants en technologie coplanaire travaillant en gamme d'ondes millimetriques. Le composant cle pour realiser ces circuits est le transistor a effet de champ a heterojonction hemt (high electron mobility transistor). Par consequent, nous developpons dans ce memoire la conception, la realisation et la caracterisation de transistors hemts performants de longueur de grille submicronique en technologie coplanaire. La technologie utilisee pour realiser la grille est de type nitrure. Les transistors sont naturellement passives par une couche de nitrure de silicium de 800a qui protege la zone active. Le pied de grille est insere dans cette couche de dielectrique ce qui permet d'obtenir des grilles robustes avec des longueurs de grille inferieures a 0.1 m. Ce travail, soutenu financierement par la dga, fait l'objet d'une collaboration avec la societe dassault electronique. Nous presentons le principe de fonctionnement et les differentes structures hemts. L'etat de l'art permet de constater la superiorite des heterojonctions alinas/gainas sur substrat inp. Les hemts sont donc realises sur des structures alinas/gainas adaptees en maille sur inp realisees au laboratoire. Nous etudions ensuite la conception des motifs transistors adaptes a la realisation de circuits integres en technologie coplanaire. Puis, nous decrivons les differentes etapes technologiques qu'il a fallu optimiser pour aboutir a la realisation de hemts performants avec un bon rendement de fabrication. Nous etudions les performances hyperfrequences et en bruit des transistors.
