( ) BSIM MOSFET Model Parametrelerinin Ölçüm Yoluyla Belirlenmesine Yönelik Algoritmalar. Şuayb YENER 1 Hakan KUNTMAN 2. Özetçe. 2 BSIM MOSFET Modeli

Benzer belgeler
MOSFET BSIM3V3 EŞİK GERİLİMİ VE MOBİLİTE PARAMETRELERİNİN GENETİK ALGORİTMA İLE ÇIKARTILMASI

SPICE MOS Model Parametrelerinin Ölçülmesi (1., 2. ve 3. Düzey Modeller)

TOPRAKLAMA AĞLARININ ÜÇ BOYUTLU TASARIMI

ESM 406 Elektrik Enerji Sistemlerinin Kontrolü 4. TRANSFER FONKSİYONU VE BLOK DİYAGRAM İNDİRGEME

1. ANALOG MOS TÜMDEVRE TEKNİĞİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Bölüm 7 - Kök- Yer Eğrisi Teknikleri

ESM406- Elektrik Enerji Sistemlerinin Kontrolü. 2. SİSTEMLERİN MATEMATİKSEL MODELLENMESİ Laplace Dönüşümü

ELECO '2012 Elektrik - Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, 29 Kasım - 01 Aralık 2012, Bursa

KARAYOLU VE DEMİRYOLU PROJELERİNDE ORTOMETRİK YÜKSEKLİK HESABI: EN KÜÇÜK KARELER İLE KOLLOKASYON

Kök Yer Eğrileri ile Tasarım

CMOS OTA EŞİK ALTI ÇALIŞMA GÜVENİLİRLİĞİ

Frekans Analiz Yöntemleri I Bode Eğrileri

I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, Ekim 2011, Kahramanmaraş

EGE ÜNİVERSİTESİ-MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ-MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 1 MK371 ISI TRANSFERİ (2+2) DERSİ

5. MODEL DENEYLERİ İLE GEMİ DİRENCİNİ BELİRLEME YÖNTEMLERİ

H09 Doğrusal kontrol sistemlerinin kararlılık analizi. Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

Haberleşme Gecikmeli Hibrid Enerji Üretim Sisteminin Kararlılık Analizi

ÇĐFT SARKAÇ SĐSTEMĐNĐN KAYAN KĐPLĐ KONTROLÜ

LPG DEPOLAMA TANKLARININ GAZ VERME KAPASİTELERİNİN İNCELENMESİ

BİR ISIL SİSTEMİN MODELLENMESİ VE SIEMENS SIMATIC S7 200 PLC İLE KONTROLÜ

Ders #9. Otomatik Kontrol. Kararlılık (Stability) Prof.Dr.Galip Cansever. 26 February 2007 Otomatik Kontrol. Prof.Dr.

FOTOVOLTAİK HÜCRENİN TEK DİYOT EŞDEĞER DEVRE PARAMETRELERİNİN ÇIKARILMASI VE MATLAB/SİMULİNK MODELİ

DİNAMİK DEVRELERİN FREKANS DOMENİNDE İNCELENMESİ, FREKANS KARAKTERİSTİKLERİ VE BODE DİYAGRAMLARI

Kontrol Sistemleri. Kontrolcüler. Yrd. Doç. Dr. Aytaç GÖREN

H03 Kontrol devrelerinde geri beslemenin önemi. Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

dir. Periyodik bir sinyalin örneklenmesi sırasında, periyot başına alınmak istenen ölçüm sayısı N

DENEY 3 : TRANSİSTÖR KARAKTERİSTİKLERİ. Amaç : Bipolar Transistörlerin çalışmasını teorik ve pratik olarak öğrenmek.

1. MATEMATİKSEL MODELLEME

Kök Yer Eğrileri. Doç.Dr. Haluk Görgün. Kontrol Sistemleri Tasarımı. Doç.Dr. Haluk Görgün

Akım Modlu Çarpıcı/Bölücü

DENİZALTI MUKAVİM TEKNELERİNİN NİHAİ MUKAVEMETİNİN SAYISAL, ANALİTİK VE DENEYSEL METOTLARLA BELİRLENMESİ

Uydu Kentlerin Tasarımı için Bir Karar Destek Sistemi ve Bilişim Sistemi Modeli Önerisi

DİELEKTRİK ÖZELLİKLER

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I MOSFET YARI İLETKEN DEVRE ELEMANININ DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

ZEMİN EPS (GEOFOAM) TEMAS YÜZEYİNİN SONLU ELEMANLARLA MODELLENMESİ

OLASILIK ve KURAMSAL DAĞILIMLAR

Otomatik Kontrol. Fiziksel Sistemlerin Modellenmesi. Prof.Dr.Galip Cansever. Elektriksel Sistemeler Mekaniksel Sistemler. Ders #4

ÇELİK TEL HALAT DEMETİNİN MODELLENMESİ VE SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ

Alçak Geçiren Flitre ve Faz Farkı Kavramı

Cilt:11 Sayı: 4 s , 2008 Vol: 11 No: 4 pp , Yılmaz KORKMAZ, Fatih KORKMAZ ÖZET

Genetik Algoritma ile Kuru bir Trafonun Maliyet Optimizasyonu

Genetik Algoritma ile Kuru bir Trafonun Maliyet Optimizasyonu

Otomatik Kontrol. Blok Diyagramlar ve İşaret Akış Diyagramları. Prof.Dr.Galip Cansever. Ders #3. 26 February 2007 Otomatik Kontrol

Sprott_94_A Kaotik Sisteminin Senkronizasyonu ve Bilgi Gizlemede Kullanılması

KANATÇIKLI ROTORLARDA TİTREŞİM ANALİZİ. Raşit KIRIŞIK DOKTORA TEZİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 2010 ANKARA

Bipolar Transistörlerin çalışmasını teorik ve pratik olarak öğrenmek.

Kontrol Sistemleri Tasarımı. Kontrolcü Tasarımı Tanımlar ve İsterler

GÜVENLĐ HABERLEŞME ĐÇĐN YENĐ BĐR KAOTĐK SĐSTEMĐN SENKRONĐZASYONU Bildiri Konusu ( 3. Đletişim Kuramı Ve Teknikleri, Kaotik Sistemler )

BUHARLAŞTIRMALI SOĞUTUCULARDA SERPANTİN İLE SU PÜSKÜRTÜCÜLERİ ARASINDAKİ BÖLGEDE ISI VE KÜTLE TRANSFERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ DOĞRUSAL (LİNEER) GERİ BESLEMELİ SİSTEMLERİN KARARLILIĞI

Niyazi Düdük 1, Abdullah T. Tola 2. Pamukkale Üniversitesi Pamukkale Üniversitesi Özet. Abstract. 1.

Dik İzdüşüm Teorisi. Prof. Dr. Muammer Nalbant. Muammer Nalbant

ENM 557 ÇOK ÖLÇÜTLÜ KARAR VERME

Ayşe Aytaç, Berrin Yılma, Veli Deni GİRİŞ Kord Beleri, havalı latiklerde detek amacıyla kullanılan temel tektil malemelerdir. Kord bei, birbirine para

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

MOSFET. MOSFET 'lerin Yapısı

Ders #10. Otomatik Kontrol. Sürekli Hal Hataları. Prof.Dr.Galip Cansever. 26 February 2007 Otomatik Kontrol. Prof.Dr.

Polivinilasetat (PVAc) ve Poliüretan (PU) Tutkalları ile Yapıştırılmış Bazı Yerli Ağaçlarda Çekmede Makaslama Dirençleri

ALTYAPI SİSTEMLERİ İÇİN

SĐGORTA ŞĐRKETLERĐNĐN SATIŞ PERFORMANSLARININ VERĐ ZARFLAMA ANALĐZĐ YÖNTEMĐYLE BELĐRLENMESĐ ÖZET

NİCEL METALOGRAFİ (STEREOLOJİ)

DENEY-2 BJT VE MOSFET İN DC ÖZELLİKLERİNİN ÇIKARTILMASI

Hazırlayan. Bilge AKDO AN

Bölmeli bir kare kapalı ortam içindeki nanoakışkanın doğal konveksiyonla ısı transferinin sayısal olarak incelenmesi

3. DİNAMİK. bağıntısı ile hesaplanır. Birimi m/s ile ifade edilir.

GRID INDUCTANCE IN SUBSTATION GROUNDING GRID DESIGN BASED ON GENETIC ALGORITHMS

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Şekil 1. n kanallı bir FET in Geçiş ve Çıkış Özeğrileri

GÜVENİLİR OLMAYAN SİSTEMLER İÇİN ARALIK ÇİZELGELEMESİ PROBLEMİ

A. Dönmez, H. Kalaycıoğlu Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü, Trabzon

Beş Eklemli Çapak Alma Robotu Tasarımı. Hüseyin Karaçalı YÜKSEK LĠSANS TEZĠ. Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı

Çevrimsel yüklemeye maruz tabakalı kompozitlerin maksimum yorulma ömrü için optimum tasarımı

Kontrol Sistemleri Tasarımı

EKDZ modelinin farklı bina dağılımları içeren senaryolara uygulanarak eğim kırınımı etkisinin araştırılması

AKIŞKANLAR Giriş 8. 2 Basınç, Basıncın Derinlikle Değişimi

AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Fırat Kaçar 1, Hakan Kuntman 2. Mühendislik Fakültesi, İstanbul Üniversitesi, 34320, Avcılar, İstanbul

DAĞITIM SİSTEMLERİ İÇİN YENİ BİR GÜÇ AKIŞI ALGORİTMASININ GELİŞTİRİLMESİ

PASTERNAK ZEMİNİNE OTURAN TIMOSHENKO KİRİŞİNİN DEĞİŞKEN HIZLI VE ŞİDDETİ ZAMANLA ARTAN TEKİL YÜK ALTINDA DİNAMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

FİZİK-II DERSİ LABORATUVARI ( FL 2 5 )

Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuarı I DENEY-2 TEMEL YARI ĐLETKEN ELEMANLARIN TANIMLANMASI (BJT, FET, MOSFET)

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

olduğundan A ve B sabitleri sınır koşullarından

9. EŞİKALTI BÖLGESİNDE ÇALIŞAN ANALOG YAPI BLOKLARI

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ LABORATUARI

TEK-FAZLI TRANSFORMATÖRÜN PARAMETRELERİNİN BULUNMASI DENEY

GELİR DÜZEYİ ve CİNSİYETE GÖRE TÜKETİCİLERİN HİPERMARKETLERDE ALIŞVERİŞ TERCİHLERİ ÜZERİNE KONYA İL MERKEZİNDE BİR ARAŞTIRMA

KOCAELİ DE YER ALAN KİLLİ ZEMİNLERİN ZEMİN-SU ve KAYMA DAYANIMI ÖZELLİKLERİ

Kaya Numunelerinin Dinamik Yükler Altında Mekanik Davranışının İncelenmesi

1 ELEKTROMANYETİK HIZ ALGILAYICILARI

YERALTI ENERJİ KABLOLARINDA MEYDANA GELEN ARIZALARDA, ARIZA MESAFESİNİN YAPAY SİNİR AĞLARI (YSA) KULLANILARAK BELİRLENMESİ

Rüzgar Türbininde Kullanılan AC/DC Çeviricilerde Uzay Vektörü Modülasyonu Yöntemi ile Kontrol

2. REGRESYON ANALİZİNİN TEMEL KAVRAMLARI Tanım

MOSFET:METAL-OXIDE FIELD EFFECT TRANSISTOR METAL-OKSİT ALAN ETKİLİ TRANZİSTOR. Hafta 11

Osiloskop ve AC Akım Gerilim Ölçümü Deney 3

TEMEL KAVRAMLAR BİRİM SİSTEMİ TEMEL NİCELİKLER DEVRE ELEMANLARI ÖZET

Zemin Kütle Özellikleri. Yrd. Doç. Dr. Saadet A. BERİLGEN

Transkript:

BSIM MOSFE Model lerinin Ölçüm Yoluyla Belirlenmeine Yönelik Algoritmalar Şuayb YENER 1 Hakan UNMAN 1 Elektrik ve Elektronik Mühendiliği Bölümü, Sakarya Üniveritei, 545, Eentepe, Sakarya Elektronik ve Haberleşme Mühendiliği Bölümü, İtanbul eknik Üniveritei, 34469, Malak, İtanbul 1 e-pota: yener@akarya.edu.tr Özetçe Günümüzde erişilen modern MOSFE teknolojii ile gerçekleştirilen gelişmiş tümdevre üretiminde, kanal boyu değerleri 5nm düzeylerine inmiştir. Yapıdaki karmaşıklık düzeyinin artışı ve yeni fizikel mekanizmalarla karşılaşılmaı, taarımcıları gelişmiş ortam ve algoritmalarla oluşturulan zorluk eviyeleri yükek modellere yöneltmiştir. Bu tür yükek doğruluklu model gerekinimlerine yönelik geliştirilen BSIM3 modelinde kıa ve dar kanal etkileri gibi çok önemli olaylar iyi biçimde tanımlanmış, oluşturulan algoritmalar geniş boyutlandırma arağında doğru onuç verecek şekilde taarlanmıştır. Bu çalışmada, BSIM3v3 MOSFE model eşitliklerinden lerin çıkarımına yönelik algoritmalar oluşturulmuştur. lerin belirlenmei için MALAB programında model eşitliklerinin çözümüne yönelik programlar yazılmıştır. Oluşturulan programlar, ÜBİA.7µ tet tranitorlarından alınan gerçek ölçüm onuçlarına uygulanarak BSIM MOSFE model leri belirlenmiştir. Çıkarımı gerçekleştirilen değerleri kullanılarak SPICE programı ile tranitor karakteritiklerinin elde edilmeine yönelik benzetimler yapılmış ve benzetim onuçları ile gerçek karakteritiklere ilişkin onuçlar karşılaştırılarak yöntemin başarımı belirlenmiştir. 1 Giriş Yarıiletken teknolojiinin şaşırtıcı bir hızla gelişmeye devam ettiği günümüz dünyaında, yükek hızda çalışan, düşük güç tüketen tümdevrelerin kullanıldığı, ayıları giderek artan uygulamalar yaşamının her alanında yerini almıştır. Bu tür gelişmiş teknolojiler için önemli noktalardan biri, yükek kalitede devre taarımıdır [1]. Devre benzetimleri, devre taarımlarının en önemli aşamalarından biridir. Benzetim onuçlarının doğruluğu ie tranitor modellerinin doğruluğuna bağlıdır []. Bu bağlamda; günümüzde, gelişmiş yapıdaki elemanların doğru modellerinin oluşturulmaı, devre performanını doğru belirleyebilmek için her zamankinden daha önemli olmuştur. Yapıdaki karmaşıklık düzeyinin artışı ile yeni fizikel mekanizmalarla karşılaşılmaı, taarımcıları gelişmiş ortam ve algoritmalarla oluşturulan zorluk eviyeleri yükek modellere yöneltmektedir. Devre benzetimleri için kompakt MOSFE modellerinin gelişimi ilk devre imülatörlerinin ortaya çıkışı ile başlamış, bu tarihten günümüze çok ayıda model ortaya çıkmıştır [1-3]. Genel olarak geliştirildikleri dönemde kıa ve dar kanal etkilerinin fizikel tanımlamaı yeterli düzeyde anlaşılamamış olduğundan MOS 1, ve 3 gibi BSIM öncei modellerde bu tür etkilere yönelik başarım ağlanamamıştır. BSIM3 modelinde ie, kıa ve dar kanal etkileri gibi çok önemli olaylar iyi biçimde tanımlanmış, ayrıca oluşturulan algoritmalar geniş boyutlandırma arağında doğru onuç verecek şekilde taarlanmıştır [1,4]. e-pota: kuntman@itu.edu.tr Bu çalışmada, BSIM MOSFE model lerinin ölçüm verileri kullanılarak elde edilmei amaçlanmıştır. İlk olarak ilgilenilen lere ilişkin BSIM modellerine yer verilmiştir. Ardından, ele alınan BSIM modellerinden lerin çıkarımına yönelik yöntemin aşamaları belirlenmiş ve algoritmalar oluşturulmuştur. Çıkarım algoritmaları değişik geometrilere ahip ÜBİA.7µ tet tranitorlarından elde edilen gerçek ölçüm onuçlarına uygulanarak BSIM model leri belirlenmiştir. SPICE benzetimleri gerçekleştirilerek elde edilen onuçlar ölçüm verileri ile karşılaştırılmış ve yöntemin başarımı belirlenmiştir. BSIM MOSFE Modeli.1 BSIM 3v3 am Eşik Gerilimi Modeli Düzeniz katkılama dağılımları, kıa ve dar kanal koşulları gibi tüm fizikel olaylara ilişkin etkilerin birleştirilerek oluşturulduğu BSIM3v3 için tam eşik gerilimi modeli Denklem (1) de verilmiştir [1,5,6]. Denklemde ikinci ve üçüncü terim düşey düzeniz katkılama etkiini, dördüncü terim yatay düzeniz katkılama etkiini, beşinci terim dar kanal etkiini, altıncı ve yedinci terimler kıa kanal etkiini ve on terim ie küçük boyut etkiini modeller. + th H 1 b b N + 1+ 1 + ( + ) L L D 1 D 1 l t l t D e + e ( bi ) L L DSUB DSUB l to l to e + e ( E A + EABb ) d L L D 1W D 1W ltw ltw D W e e + ( bi ) 1 3 3B b L + W. BSIM3v3 Hareket Yeteneği Modeli aşıyıcı yüzey hareket yeteneğinin doğru modellenmei bir MOSFE modelinin doğruluğu açıından büyük önem taşır. Hareket yeteneği bir çok proe ine ve tranitorun kutuplama şartlarına bağlıdır. Güçlü evirtim bölgei için tanımlanan ve mobmod1 eçim i ile kullanılan hareket yeteneği modeli () denklemi ile verilmiştir [1,,5]. o () gt + th gt + th 1+ ( UA + UCb ) + UB (1)

3 BSIM lerinin Çıkarımına Yönelik Algoritmalar 3.1 Çıkarım Stratejii ve Süreci Belirlenen yöntem çerçeveinde oluşturulan üreç aşamaları ile çıkarımı gerçekleştirilecek ler ablo 3. de verilmiştir. ablo 3.: BSIM MOSFE model leri çıkarım aşamaları BSIM3 grup eleman çıkarımını kullanır [5]. Bu yöntemde farklı geometrilere ahip elemanların aynı kutuplama koşulları altında ölçümleri gerçekleştirilir. Bu yöntemle tek eleman ölçüm metodundaki kadar mükemmel onuçlar elde edilememekle birlikte, ilgilenilen grup içindeki tüm elemanlar için yeterli eviyelerde doğruluk ağlanır. Bu çalışmada BSIM için de temel alınan grup eleman çıkarım yöntemi kullanılmıştır. Grup eleman çıkarım eaına göre oluşturulan belirleme ürecinde, farklı boyut özelliklerine ahip eleman verileri kullanılır. Geometrik özelliklerine göre büyük boyutlu, kıa kanallı, dar kanallı ve küçük boyutlu olmak üzere dört grup MOSFE tanımlanır. Bu gruplandırmaya ilişkin genel bir göterim Şekil 3.1 de verilmiştir. Çıkarımı Gerçekleştirilen H, 1, µ, U A, U B, U C N, D, D 1, D W, 3, 3B D W, D 1W, D W Boyut Seçimi Büyük boyutlu eleman (Büyük W & L) Büyük boyutlu eleman (Büyük W & L) Faklı ve küçük L değerlerinde, büyük ve abit W Faklı ve küçük W değerlerinde, büyük ve abit L üçük boyutlu eleman (üçük ve farklı W & L) ullanılan Deneyel araketeritik Id-g @ d.5, b Id-g @ d.5, b Id-g @ d.5, b Id-g @ d.5, b Id-g @ d.5, b Şekil 3.1: çıkarımında eçilen geometri özellikleri Elemanların boyutlandırma değerlerine göre gruplandırılmaı farklı etkilere ilişkin lerin çıkarımında büyük taşır. Örneğin, büyük boyutta (tipik olarak L 1m, W 1m) ler kıa ve dar kanal etkileri ve parazitik direnç gibi küçük boyut etkilerinden bağımızdır. Bu durumda ler; hareket yeteneği, büyük boyut eşik gerilimi ideal ve düşey katkılama yoğunluğu dağılımına bağımlı 1 ve gövde etkii katayılarıdır. Dolayııyla, bu boyutlandırma şartlarında çıkarımı gerçekleştirilecek ler bunlarla ınırlı olacaktır. çıkarım ürecinde, model lerinin belirlenmei önceinde bazı lerin bilinmei gereklidir. Bu ler ablo 3.1 de verilmiştir. ablo 3.1: çıkarımı önceinde değeri bilinmei gereken ler 3. Eşik Geriliminin Belirlenmei Eşik geriliminin belirlenmei için uygulanan işlem adımları aşağıda verilmiştir [7]. İlk olarak I D - GS ilişkiinden geçiş iletkenliği, GM, değişimi oluşturulmuştur. En yükek GM noktaının yatay ( GS ) ekende karşılık geldiği nokta belirlenmiştir. Belirlenen GS değerinin I D - GS eğriinde karşılık geldiği noktadan eğriye teğet çizilmiştir. Çizilen teğetin yatay ekeni ketiği nokta belirlenmiş ve g olarak tanımlanmıştır. Çok küçük DS (tipik olarak 5-1m) değerleri için Denklem (3) kullanılarak eşik gerilimi belirlenmiştir. th g.5ds (3) Belirtilen işlem adımlarının uygulanışına ilişkin grafikel göterim Şekil 3. te verilmiştir. I D 3.x1-4.x1-4 1-4 I D - GS GM 1-4 8.x1-5 6.x1-5 GM (S) 4.x1-5.x1-5 ox N ch L drawn W drawn X j anımlama Geçit okiti kalınlığı anal içi katkılama yoğunluğu erilerin alındığı ortam ıcaklığı Makeleme eviyeli kanal uzunluğu Makeleme eviyeli kanal genişliği Jonkiyon derinliği 1 3 4 5 GS Şekil 3.: Eşik geriliminin belirlenmei Model lerinin çıkarımına ilişkin belirlenen gruplandırma çerçeveinde oluşturulan eşitlikler ablo 3.3 te verilmiştir.

ablo 3.3: Model lerinin çıkarım eşitlikleri Belirlenen ullanılan Eşitlik 1 1 1 b b th 1 H H, 1, b b th H µ, U A, U B U C N D, D 1 + gt 1 th + gt 1 th 1 1 1 th gt gt th U + + A 1 U B + 3 th gt + gt 3 th 1 3 3 U N C gt + th gt + th 1+ UA + UB gt + th b 1 1 th H 1 b + b L 1 + 1 1 { 1} { } { 3} th H 1 L L L exp 1 exp + 1 lt l t ( bi ) D D D N + + 1+ 1 N + + + 1+ 1 exp D + th H 1 b b 1 L L L 1 exp D1 lt lt D ( bi ) D W 3, 3B D W, D 1W D W + + + W 3 3B b th H 1 b b + 3 + 3Bb + W th H 1 b b N + + 1+ 1 + th H 1 3 L L L + W W exp 1W + exp 1W + l t l t ( bi ) D D D L L D exp D1 + exp D 1 lt l t th + H + 1( b ) b N + 1 1+ 1 + ( 3 + 3Bb ) L + W L L D exp D1 exp D1 W l L W L + ( t l bi ) t exp D 1W + exp D 1W l tw l tw D W ( bi )

4 Model lerinin Ölçüm Sonuçları ullanılarak Belirlenmei Benzetim lerinin belirlenmeine yönelik ölçümler için ÜBİA.7µ MOS tet tranitorları kullanılmıştır. et tranitorlarına ilişkin yapıda, matri düzeninde yerleştirilmiş farklı W/L kombinayonlarına ahip N ve P MOS tranitorlar bulunmaktadır. ırmık üzerinde yer alan yaklaşık 3 tranitordan biri olan 1µm kanal boyu ve 4.1µm kanal genişliğine ahip N-MOS tranitorun mikrokop altındaki görüntüü Şekil 4.1 de verilmiştir. ranitorun geçit, kaynak, avak ve taban padleri üzerinde gözüken lekeler ölçüm alınırken oluşan, prober iğneleri tarafından bırakılan izlerdir. geçiş ve çıkış özeğrileri elde edilmiştir. Geçiş özeğrileri ve çıkış özeğrileri, uzun ve kıa kanallı elemanlar için ıraıyla Şekil 4., Şekil 4.3, Şekil 4.4, Şekil 4.5 te verilmiştir. 4.x1-5 3.x1-5.x1-5 1-5 DS 1m BS BS -1 BS -3 BS -5 1 3 4 5 GS Şekil 4. Uzun kanallı MOSFE (L7µm, W7µm) geçiş karakteritiği, BS, DS.1 5.x1-4 5µm Şekil 4.1: Ölçümde kullanılan tranitor yapıı. İğnelerin tema ettiği padlerde izler görülmektedir. (5 kat büyütme) 4.1 Benzetim lerinin Çıkarılmaı Oluşturulan algoritmalar temel alınarak, N tipi MOS tranitor için ölçüm onuçlarından elde edilen BSIM leri ablo 4.1 de verilmiştir. ablo 4.1: Çıkarımı gerçekleştirilen değerleri 4.x1-4 3.x1-4.x1-4 1-4 DS 1m BS BS -1 BS -3 BS -5 BSIM i H 6.51 1-1 1 7.917 1-1 -7.37 1 - µ 4.4967 1 U A -3.65 1-1 U B.565 1-18 U C.3669 1-11 N 4.31 1-7 D 3.546 D 1 3.596 1-1 Modelle Belirlenen Değer D -7.39 1 - et yapılarına ilişkin proe koşulları itibariyle kıa kanal ve küçük boyut koşullarında tranitorlar bekleneni veremediğinden bu şartlara ilişkin lerin ağlıklı belirlenmei mümkün olmamıştır. 4. Benzetim Sonuçları Çıkarımı gerçekleştirilen BSIM leri kullanılarak farklı boyutlardaki tranitorlar için SPICE benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Benzetimler onucunda farklı kutuplama koşulları altında değişik geometrilere ahip MOSFE ler için 1 3 4 5 GS Şekil 4.3: ıa kanallı MOSFE (L1.5µm, W7µm) geçiş karakteritiği, BS, DS.1 8.x1-4 6.x1-4 4.x1-4.x1-4 BS GS 1 GS GS 3 GS 4 GS 5 1 3 4 5 DS Şekil 4.4: Uzun kanallı MOSFE (L7µm, W7µm) çıkış karakteritiği, GS, BS

1-8.x1-3 6.x1-3 4.x1-3.x1-3 BS GS 1 GS GS 3 GS 4 GS 5 1 3 4 5 DS Şekil 4.5: ıa kanallı MOSFE (L1.5µm, W7µm) çıkış karakteritiği, GS, BS 4.3 Yöntemin Başarımının Belirlenmei Farklı karakteritik bölgeleri için hata analizlerinin gerçekleştirilmei, modelin başarımının net biçimde ortaya konulmaı için önemlidir. Yüzde ortalama kareel hata tanımından yararlanarak MOSFE lerin tüm boyutlandırma kombinayonları için hata incelemeleri yapılmıştır. ablo 4.: I D - DS (çıkış) karakteritiği, GS, hata analizi tablou Uzun anallı MOSFE (L7µm, W7µm) ıa anallı MOSFE (L1.5µm, W7µm) Eğri i Doğrual Doyma i üm Doğrual Doyma i üm Yüzde Ortalama areel Hata (%) GS1 GS GS3 GS4 GS5.87 1.1 1.5 1.43 1.78.58.77.98 1.1 1..8 1.8 1.13 1.7 1.55 1.5 1.68.1.48.91.67 3.44 4.97 6.4 9.65.59 3. 3.65 4.3 6.34 amaçlanmıştır. Oluşturulan modelin fizikel ve analitik yapıı incelendiğinde; ampirik ifadeler içermeyen, yükek oranda tercih edilen algoritma biçiminin ağlandığı öylenebilir. Yöntemin uygulamaı onucu elde edilen karakteritiklerden, benzetim onuçlarının deneyel onuçlarla uyum içinde olduğu görülmüştür. Bunun yanında, karakteritiklerin farklı çalışma bölgelerine ilişkin değişik kutuplama koşulları altında hata düzeyleri belirlenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, genel olarak hem tüm çalışma bölgelerinde iyi düzeyde başarım ağlandığı görülmektedir. Özellikle büyük boyutlu MOSFE için elde edilen ortalama %1 ler düzeyindeki hata oranları on derece başarılı kabul edilebilir. ıa kanallı tranitorda genel olarak geçit kaynak gerilimine bağlı olarak artış göteren hata oranı ie en kötü durumda bile %1 düzeylerini aşmamıştır. Bunun dışında doğrual bölgede ve küçük GS değerlerinde başarım iyi düzeydedir. Ayrıca, yöntemin özellikle kıa kanal koşullarını da içeren geniş boyutlandırma aralığında uygun onuç vermeini ağlamak adına; uzun kanal doğruluğundan bir miktar ödün verildiği ve bu şekilde tüm boyutlandırmalar için optimum başarımın yakalandığı öylenebilir. Sonuç olarak, incelenen grafikler ve tablolar halinde verilen hata analizlerine ilişkin detaylı onuçlar ışığında, geliştirilen yöntemle yükek oranda başarım kaydedildiği gözlenmiştir. 6 aynakça [1] Cheng Y. and Hu C.,, MOSFE Modeling & BSIM3 Uer Guide, luwer Academic Publiher. [] Liu, W., 1, MOSFE Model for SPICE Simulation Including BSIM3v3 and BSIM4, Wiley Intercience. [3] Huang, J. H., Liu, Z. H., Jeng, M. C., Hui,., Chan, M., o, P.. and Hu., C., 1994, BSIM3 erion. Uer Manual. [4] http://www-device.eec.berkeley.edu/~bim3. [5] Liu, W., Jin, X., Xi X., Chen. J., Jeng, M., Liu, Z., Cheng, Y., Chen,., Chan, M., Hui,., Huang, J., u, R., o, P.., Hu, C., 5, BSIM3v3.3 Uer Manual. [6] Liu, Z. H., Hu, C., Huang, J. H., Chan,. Y., Jeng, M. C., o, P.. and Cheng, Y. C., 1993, hrehold oltage Model For Deep-Submicrometer MOSFE, IEEE ran. Electron Device, vol. 4, pp. 86-95, Jan. 1993. [7] Yener, Ş., BSIM MOSFE Model lerinin Ölçüm Yoluyla Belirlenmeine Yönelik Algoritmalar, Yükek Lian ezi, İÜ Fen Bilimleri Entitüü, İtanbul, Haziran 7. 5 Sonuçlar Bu çalışmada BSIM MOSFE model lerinin deneyel veriler kullanılarak belirlenmeine yönelik algoritmalar oluşturulmuştur. Model algoritmalarından, MALAB programında ler belirlenmiş ve SPICE programı altında yöntemin uygulamaı yapılmıştır. Çalışma onuçlarının incelenmei, ele alınan konuyla ilgili matematikel altyapının oluşturulduğu ve taarlanan algoritmalarla yöntemin uygulamaının gerçekleştirildiği iki temel kıım göz önüne alınarak gerçekleştirilebilir. Yöntemin teorik altyapıının oluşturulmaında üt düzey heaplama yöntemleri ve üreçleri gerektirmeden matematikel olarak en uygun onucun elde edilmei