电离辐射环境下金属-铁电-绝缘体-基底结构铁电场效应晶体管电学性能的模拟

本文利用改进的米勒模型模拟了金属-铁电-绝缘体-基底结构铁电场效应晶体管在电离辐射环境下的铁电薄膜极化、界面电荷密度和电荷迁移率,最终得出在不同辐射总剂量和辐射剂量率下,铁电场效应晶体管的电容和漏源电流曲线. 计算结果表明,总剂量为10 Mrad时,对铁电场效应晶体管的漏源电流和电容影响甚微;总剂量为100 Mrad (1 rad = 10² Gy)时,对其有很明显的影响. 当辐射的剂量率发生变化时,铁电场效应晶体管的电流和电容也会发生改变. 模拟结果表明,铁电场效应晶体管有较强的抗辐射能力. 关键词： 总剂量 剂量率 电容 漏源电流     

一种新的量子效应──克里岑效应

1980年6月在西德召开的国际精密电磁测量会议上,西德的克里岑(K、Von. Kli-tzing)教授提出一种新的量子效应[1][2]:金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的霍尔电阻(即霍尔电压与供给器件的源-漏极电流之比)在低温和高磁场中具有量子化效应。当改变场效应管的栅极电压时,霍尔电压在随之改变的过程中,出现一系列的阶梯(如图1所示)。和低温直流约瑟夫森效应中电流阶梯类似。在阶梯处,霍尔电压的数值是自然常数h/(e2)的分数。式中h是普朗克常数,e是电子电荷。由于精细结构常数而霍尔电阻 ( i为整数)式中c是真空中的光速。 所以根据霍尔…     

强反型区下纳米MOSFET的射频噪声机理分析

为了有效地表征纳米MOSFET强反型区下的射频噪声特性,研究了其噪声建模的方法。在分析45 nm MOSFET射频小信号等效电路参数提取结果的基础上,建立了该器件漏极电流噪声的简洁模型。该模型完整地表征了决定45 nm器件噪声机理的三个组成部分:本征漏极电流噪声、栅极管脚寄生电阻热噪声和栅漏衬底寄生电磁耦合噪声。噪声测量在验证所建模型准确性和精度的同时,还表明:45 nm MOSFET的本征漏极电流噪声为受抑制的散粒噪声,并且随着栅源偏压的降低受抑制性逐渐减弱直至消失。     

电流的热效应

电流通过导体时所生之热量Q与电流强度I,异体的电阻R和通电时間t之間的关系,用焦耳——楞次定律来表示即: Q=0.24I~2Rt (1) 从(1)式可知在电流强度I相同(如串联的两根电阻线)的情况下,导体生之热与本身的电阻成正比。设R_1与R_2表示两根电阻不同的导线的电阻,当它們串联(图1)时在相同时間內生之热量分別为:     

静电场模拟实验中一个不容忽视的误差

模拟法测绘静电场是教学大纲中规定的必做实验,实验中的许多问题已有不少文章作过讨论,但探针与导电纸之间的接触电阻在实验中引起的误差,却没有见文章加以研究。事实上这个误差是不容忽视的。我们使用的是清华大学教学仪器厂出产的双层式静电场描绘仪,模拟同轴电缆线中的静电场时,实验装置如图1。同心圆环的内外半径分别为α=1.00厘米,b=5.00厘米。设探针与导电纸的接触电阻为R,导电纸上半径为r的等势线内外两侧的电阻为R_2和R_1,则有如图2的等效电路图。可列如下方程:     

惠斯通电桥测电阻的误差分析

1 惠斯通电桥的实验原理 如图,当电桥平衡时,V_(DB)=0,I_G=0,有I_lR_x=I_2R_0 I_1R_1=I_2R_2 R_x=(R_1/R_2)r_0 (1) 如果比较臂电阻R_0和比率臂R_1/R_2为已知,则待测电阻R_x可求出.2 惠斯通电桥测电阻的误差 用电阻箱自组惠斯通电桥测电阻的误差,主要来源于桥臂电阻的误差及灵敏度引起的测量误差。     

器件参量对栅极调制碳纳米管冷阴极的影响(英文)

基于电场叠加原理,利用悬浮球模型给出了带栅极纳米管顶端电场与电场增强因子,分析了碳纳米管与衬底之间的接触电阻、器件几何参量以及阴栅极之间的电介质对器件场发射性能的影响.结果表明:接触电阻大大降低了碳纳米管阴极的场发射电流,当接触电阻超过100kΩ时,发射电流密度非常小,此时需要更高的阳极开启电压;当阴栅极之间的电介质为真空时,阴极电子发射性能最佳;除了碳纳米管的长径比之外,栅孔半径、阴栅极间距以及阳极距离等的优化设计,也能提高器件发射性能;通过栅极偏压的调制,可以降低阳极驱动电压.     

用电阻补偿法消除电流表内阻测量的系统误差

在现行高中物理教材中,电流表内阻的测量都采用半满偏法,用图1所示的电路。半满偏法是用电阻箱R_2的读数来表示电流表内阻的大小。系统误差的来源是,电流表内阻与R_2并联以后,闭合电路的总电阻变小了,闭合电路的电流也就增大了,因而调节到通过电流表的电流为半满偏时,通过R_2的电流必然大于半满偏值,故R_2读数与电流表内阻r_g相比,必然要偏小。半满偏法的系统误差是(r_g-R_2)/r_g=U_g/ε,其中,U_g是电流表的满度电压,ε是电源的电动势。所以半满偏法只有在ε(?)U_g时,用读数R_2     

关于电压、电势和电势差概念的理解

文章讨论了稳定涡旋电场中导体上的电压,并把该情况及似稳条件下导体上的"电势""电势差"与静电场中的电势、电势差作了比较。结果表明:只存在静电场时,空间任一点有电势,两点间有电势差;存在涡旋电场时,在一定条件下(形成稳定电流和似稳电流时)在导体上任一点有"电势",只在由导体连接着的两点间有"电势差"。当电场为只由静止电荷激发的静电场,此时一点的电势值与零点的选择有关,电势差与积分路径无关;当电场为全部电场中的保守场部分时,一点的"电势"值与零点的选择有关,"电势差"也与积分路径无关。两点间电势差是单位正电荷从一点经任意路径移到另一点时外力克服静电力做功而增加的能量,即静电势能的增量;两点间"电势差"是单位正电荷从导体上任一点经导体中的任意路径移到另一点时获得的(净)能量,是外力所做的功除去发热剩余的能量,数值上恰等于静电势能的增量。     

利用万用电表的交流电压档测量交流电流

大多数万用电表中都没有交流电流档,不能测交流电流。笔者采用并联分流电阻的办法,利用交流电压档测交流电流效果很好。其中,利用10■档改装效果最佳。电路见图1,外接分流电阻R可直接并在正、负极接线柱上。图2中,R_1是负载电阻,R_V表示电压档内阻,U表示交流电源电压。     

具有纵向漏极场板的低导通电阻绝缘体上硅横向双扩散金属氧化物半导体器件新结构

为降低绝缘体上硅(SOI)横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件的导通电阻,同时提高器件击穿电压,提出了一种具有纵向漏极场板的低导通电阻槽栅槽漏SOI-LDMOS器件新结构.该结构特征为采用了槽栅槽漏结构,在纵向上扩展了电流传导区域,在横向上缩短了电流传导路径,降低了器件导通电阻;漏端采用了纵向漏极场板,该场板对漏端下方的电场进行了调制,从而减弱了漏极末端的高电场,提高了器件的击穿电压.利用二维数值仿真软件MEDICI对新结构与具有相同器件尺寸的传统SOI结构、槽栅SOI结构、槽栅槽漏SOI结构进行了比较.结果表明:在保证各自最高优值的条件下,与这三种结构相比,新结构的比导通电阻分别降低了53%,23%和提高了87%,击穿电压则分别提高了4%、降低了9%、提高了45%.比较四种结构的优值,具有纵向漏极场板的槽栅槽漏SOI结构优值最高,这表明在四种结构中新结构保持了较低导通电阻,同时又具有较高的击穿电压.     

单电子晶体管电流解析模型及数值分析

本文首先建立单电子晶体管的电流解析模型, 然后将蒙特卡罗法与主方程法结合进行数值分析, 研究了栅极偏压、漏极偏压、温度与隧道结电阻等参数对器件特性的影响. 结果表明: 对于对称结, 库仑台阶随栅极偏压增大而漂移; 漏极电压增大, 库仑振荡振幅增强, 库仑阻塞则衰减; 温度升高将导致库仑台阶和库仑振荡现象消失. 对于非对称结, 源漏隧道结电阻比率增大, 库仑阻塞现象越明显. 关键词： 单电子晶体管 解析模型 蒙特卡罗法 主方程法     

利用感应电场与磁场的相似性分析计算多种分布的感应电场

感应电场与磁场在物理实质上是不同的,但它们在矢量场的性质方面却有着共性,那就是感应电场与磁场都是无源有旋的矢量场。特别是稳恒电流产生的磁场与恒定速率变化的似稳磁场产生的感应电场所满足的基本场方程是相似的,因此场方程的解应具有相似的形式,即计算公式应具有相似的形式。利用这种相似性可以将分析计算磁场的方法用来分析计算感应电场。 (一)基本场方程的相似性 稳恒电流在周围空间产生的磁场基本方程为 积分形式　微分形式 恒定速率变化的似稳磁场产生的感应电场基本方程为 积分形式微分形式 如果只讨论真空情况,知道了全空间矢…     

HfO2基铁电场效应晶体管读写电路的单粒子翻转效应模拟

使用器件-电路仿真方法搭建了氧化铪基铁电场效应晶体管读写电路,研究了单粒子入射铁电场效应晶体管存储单元和外围灵敏放大器敏感节点后读写数据的变化情况,分析了读写数据波动的内在机制.结果表明:高能粒子入射该读写电路中的铁电存储单元漏极时,处于"0"状态的存储单元产生的电子空穴对在器件内部堆积,使得栅极的电场强度和铁电极化增大,而处于"1"状态的存储单元由于源极的电荷注入作用使得输出的瞬态脉冲电压信号有较大波动;高能粒子入射放大器灵敏节点时,产生的收集电流使处于读"0"状态的放大器开启,导致输出数据波动,但是其波动时间仅为0.4 ns,数据没有发生单粒子翻转能正常读出.两束高能粒子时间间隔0.5 ns先后作用铁电存储单元漏极,比单束高能粒子产生更大的输出数据信号波动,读写"1"状态的最终输出电压差变小.     

微晶硅薄膜晶体管稳定性研究

对有源区处于结构过渡区的微晶硅底栅薄膜晶体管，测试其偏压衰退特性时，观察到一种“自恢复”的衰退现象.当栅和源漏同时施加10 V的偏压时，测试其源-漏电流随时间的变化，发现源-漏电流先衰减、而后又开始恢复上升的反常现象.而当采用栅压为10 V、源-漏之间施加零偏压的模式时，源-漏电流随时间呈先是几乎指数式下降、随之是衰退速度减缓的正常衰退趋势.就此现象进行了初步探讨. 关键词： 过渡区硅材料 微晶硅薄膜晶体管 稳定性 自恢复衰退     

接触电阻对碳纳米管场发射的影响

基于改进的悬浮球模型,计算了碳纳米管和衬底间的接触电阻存在时碳纳米管顶端的局域电场, 并结合Fowler-Nordheim (F-N)场发射规律研究了接触电阻对碳纳米管场发射的影响.研究表明,接触电阻的存在,在高电场区域接触电阻抑制了碳纳米管的电子场发射,导致在高电场区域出现电流饱和及FN直线偏折现象.其原因可归结为接触电阻使得在碳纳米管顶端的局域电场相对于没有接触电阻时相对地减少. 关键词： 碳纳米管 场发射 接触电阻 电流饱和     

负温度系数热敏电阻温度计设计实验中的参数选择

利用非平衡电桥法设计热敏电阻温度计是很适合于培养学生创新能力的物理类设计性实验。本文从理论分析了电路中的参数对温度计的温度特性的影响,研究发现,当选择R_1=R_2,不仅电路简单,当其阻值选择热敏电阻所处的低温点阻值和高温点阻值的平均值附近时,在测温范围为20～80℃时,其电桥的输出电流与温度的线性较好,并利用实验对其进行了验证。     

对“测定两个小灯泡在串、并联电路中的功率”分组实验的改进意见

中师物理课本第二册“测定两个小灯泡在串、并联电路中的功率”的实验,其目的是学习测定灯泡的功率,并验证并、串联电路中功率跟电阻的关系。原实验电路如图1,测量记录计算结果如表1。因为两个小灯泡是并联的,U_1=U_2,即P_1R_1=P_2R_2=U~2,用此电路无法对比L_1与L_2的电阻和功率P_1与P_2的关系.     

一种在真空中测量脉冲高电压的电阻分压器

为测量快脉冲直线变压器驱动源（LTD）二极管负载的脉冲高电压,设计了在真空环境中使用的电阻分压器。分压器使用绝缘堆结构,采用静电场模拟分析了分压器的电场分布。建立了包含分布参数的等效电路,并进行了频率响应仿真,可得分压器的频响上限为200 MHz。使用标准高压探头对分压器进行在线标定,分压比标定结果为5 400∶1,与设计值相符合。在LTD调试实验中,模块充电85 kV时二极管电压为1.08 MV,与理论估算结果一致。     

惠斯通电桥实验中高灵敏度档位下最佳桥臂电阻的探讨

惠斯通电桥的灵敏度与检流计的灵敏度有关,当检流计灵敏度档位是4×10~(-6)A/格和4×10~(-8)A/格时惠斯通电桥比较容易调节平衡,但是当检流计灵敏度档位是4×10~(-9)A/格时,惠斯通电桥很难调节到平衡的状态。为了解决高灵敏度档位下惠斯通电桥难以调节到平衡的问题,我们在高灵敏度档位的前提下研究了桥臂比和桥臂电阻对实验测量和相对不确定度的影响。当桥臂比R_1/R_2=1/10时,任意的桥臂电阻都可以使电桥平衡,从而测量出待测电阻的阻值。当桥臂比R_1/R_2=1/1时,桥臂电阻处于11 000Ω至13 000Ω时电桥可以调节到平衡。