Estudo da estrutura física do transistor de potência LDMOS
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Estudo da estrutura física do transistor de potência LDMOS Gustavo Cortezi Espringman, Kimon Stylianos Pediatidakis, Michele Rodrigues Hempel Lima FEI – Fundação Educacional Inaciana [email protected]/ [email protected] Resumo: Este trabalho de iniciação científica tem o objetivo de estudar a estrutura física de um transistor LDMOS e comparar seu equivalente a um transistor convencional. Foram feitas simulações referente aos dois tipos de transistores variando sua largura, comprimento, espessura e dopagem, assim foram feitos gráficos de corrente em função da tensão. 1. Introdução Laterally Diffused MOSFET (LDMOS- Transistor de difusão lateral) é um transistor MOSFET de potência assimétrico projetado para trabalhar em baixa resistência e alta tensão de bloqueio. A região de difusão longa reduz o campo elétrico possibilitando dessa forma uma maior tensão de bloqueio. A Figura 1 abaixo representa a estrutura de um transistor LDMOS. 3. Resultados da simulação A Figura 3 abixo apresenta a curva da corrente dedreno em função da tensão na porta, para uma baixa tensão no dreno 100mV. Na sequência diferentes dopagens de canal foram consideradas, como pode ser visto na Figura. Maior a dopagem maior a tensão de limiar, conforme reportado pela literatura. Parâmetro Sigla W L tox tgate tSi tsub Ldifusao Ldreno Nchannel Ndrift Larguradecanal Comprimento do canal Espessuradoóxido deporta Espessuradaporta EspessuradoSilício Espessurado substrato Comprimento daregião dedifusão Comprimento dedreno Dopagemdocanal Dopagemdocanal Valor 1µm 600 nm 30 nm 70 nm 100 nm 300 nm 1,5 µm 600 nm 8e15 a 8e17 cm-3 1e17 a 2e16 cm-3 0.00007 -3 Nchannel=8e15 cm -3 Nchannel=6e16 cm -3 Nchannel=7e16 cm -3 Nchannel=8e16 cm -3 Nchannel=9e16 cm -3 Nchannel=10e16 cm -3 Nchannel=8e17 cm Corrente de Dreno [A/m] 0.00006 0.00005 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 0.00000 Figura 1 – Detalhe de um transistor nMOSFET e um transistor nLDMOSFET. 2 3 4 5 Figura 3 – Curvas da corrente de dreno em função da tensão na porta. Simulador O simulador ATLAS (SILVACO) é um programa de simulações numéricas bidimensionais e tridimensionais de dispositivos que pode ser utilizado para simular o comportamento de capacitores, transistores MOS e bipolares, e outros dispositivos semicondutores. Segue abaixo o layout do transistor LDMOS feito no simulador ATLAS, assim como a Tabela 1 que apresenta os principais parâmetros simulados. 1 Tensao na Porta [V] 60 Ndrift=1e17 cm-3 Ndrift=2e17 cm-3 Ndrift=3e17 cm-3 Ndrift=4e17 cm-3 Ndrift=5e17 cm-3 Ndrift=2e16 cm-3 50 Corrente de dreno [A/m] 2. 0 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 Tensao na porta [V] Figura 4- Curvas da corrente de dreno em função da tensão na porta. 5. Referências Figura 2 – Layout do transistor LDMOSFET desenhado no ATLAS. [1]Baliga, B. Jayant. Fundamentals of Power SemiconductorDevices. s.l. : Springer, 2008. [2] Sharma, Sachin S. Power Electronics. s.l. :Paper Back,, 2008.
