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MOSFET 晶体管特性
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硅锗异质结双极晶体管
晶体管诞生 75 周年（从“跨阻放大器”缩写为“跨阻器”再缩写为“晶体管”）。时光飞逝。这是一个非凡的量子物理学小片段。2022 年，晶体管将像病毒一样大小，速度几乎与光速一样快，而且重要的是，它们巧妙地拥有放大这一独特黄金属性，可使微小的电压和电流变得更大。到 2022 年，地球上将有超过 10 24 个晶体管，这得益于摩尔定律所体现的令人瞠目结舌的指数增长模式。晶体管在现代生活中无处不在，无论技术提供者还是消费者是否看到它们。当然，“晶体管”一词应该添加到地球上每个人的词汇表中。同样，从智能手机到汽车、飞机、互联网、GPS，所有现代技术，如果从地球上消失，无一例外都会立即停止运行。事实上，就其对人类文明轨迹的影响而言，人们可以公平地说，晶体管的发明是人类历史上最重要的发现。这话很大胆，但有理有据 [1]。1947 年底，巴丁和布拉顿在贝尔实验室使用点接触装置首次观察到了晶体管的作用。这次固态放大器的演示在历史记录中也是独一无二的，因为我们可以精确地定位它——1947 年 12 月 23 日下午 5 点左右。正是在那一刻，世界发生了不可逆转的变化。新泽西州默里山正下着雪。肖克利不甘示弱，到 1948 年 2 月，“晶体管三人组”中的第三位成员肖克利开发出了晶体管。
效应晶体管人工突触
和非结构化数据。[1,2] 在大脑中，信息储存在突触中，突触中有一个裂缝连接两个神经细胞（神经元）。 当输入刺激到达前神经元时，神经递质会从前神经元分泌出来，与后神经元上的受体结合，并调节离子传输通道（图 1a）。[3] 离子通过通道的动态通过激活/停用离子通透性通道的形成（即电导更新）在增强/减弱突触权重方面起着至关重要的作用。[3] 根据突触前刺激，突触权重会暂时维持或持续数分钟、数小时甚至更长时间，并可充当记忆状态。 开发一种通过类似离子的动力学更新电导的人工突触将非常接近地模拟生物突触的行为，并最终可以模拟各种生物神经操作。漂移忆阻器已经成功模拟了具有长期增强 (LTP) 和长期抑制 (LTD) 特性的电导更新，但本质上是随机的 [4] 并且需要额外的扩散元件来模拟离子动力学。[5] 3 端器件结构（例如晶体管）可以调节离子，因此是人工突触的有希望的候选者。[6–13] 电解质门控晶体管无需额外电路即可控制离子。[6,7] 然而，实现电解质门控晶体管的长期可塑性一直具有挑战性，主要是因为器件不稳定性（例如，接触处的寄生电化学反应引起）。[6–8] 铁电场效应晶体管 (FeFET) 提供了一种出色的器件架构，通过控制铁电栅极的极化来编程/擦除非易失性多电导状态，从而控制突触权重。 [9] 铁电栅极已用于调节 FeFET 的电导率，FeFET 采用各种半导体作为沟道材料，包括氧化铟镓锌 (IGZO) [9–11] 、二维材料 [12,13] 和聚合物。[42] 然而，用缺乏离子的半导体材料模拟离子动力学几乎是不可能实现的。因此，需要一种能够传导离子并保持其电子结构的沟道材料。金属卤化物钙钛矿半导体因其独特的离子-电子混合导电特性，是用于人工突触的有前途的材料。[14–16] 高迁移率、大扩散长度和长载流子寿命等显著的电子导电特性使得
异质结双极晶体管 pdf
自 1950 年代以来，研究人员一直在研究晶体管的特性和行为，特别关注宽禁带发射极。发表在各种会议和期刊上的论文探讨了异质结构双极晶体管 (HBT)、集成电路和 Si/SiGe 外延基晶体管等主题。研究还检查了温度对晶体管性能的影响，包括在高达 300°C 的温度下的直流和交流性能。研究人员调查了各种材料系统，包括应变层异质结构及其在 MODFET、HBT 和激光器中的应用。研究了 SiGe HBT 中寄生能垒的行为，以及热电子注入对高频特性的影响。其他研究集中于渐变层和隧穿对 AlGaAs/GaAs 异质结双极晶体管性能的影响。已经开发出突变半导体-半导体异质结处隧道电流的解析表达式，并提出了异质结界面处热电子发射电流的新物理公式。本文讨论了有关异质结双极晶体管 (HBT) 的各种研究论文，这种半导体器件兼具双极晶体管和场效应晶体管的优点。这些论文涵盖的主题包括热电子发射、电荷控制模型、器件建模以及基极分级、合金化和应变对 HBT 性能的影响。研究探索了不同材料的使用，包括 GaAs/AlGaAs、InP、Si-Ge 合金和应变层异质结构。这些论文讨论了了解这些材料的电子特性（例如有效质量、带隙和价带不连续性）的重要性。文章还涉及 HBT 中的非平衡电子传输，这对高频性能至关重要。研究人员研究了各种生长技术，包括分子束外延 (MBE) 和化学气相沉积 (CVD)，以创建高质量的 HBT 器件。研究论文中的一些主要发现和结论包括：* 了解异质结材料电子特性的重要性* 应变对 HBT 性能和器件特性的影响* 需要先进的生长技术，如 MBE 和 CVD，以创建高质量的 HBT 器件* Si-Ge 合金和应变层异质结构在提高 HBT 性能方面的潜力总体而言，本文中介绍的论文展示了正在进行的研究工作，旨在提高异质结双极晶体管的性能和特性。本文讨论了有关硅锗 (Si/Si1-x Gex) 异质结构的各种研究和研究论文，重点介绍了它们的特性及其在微电子器件中的应用。一项研究使用导纳谱分析了由 Si/Si1-x Gex 异质结构制成的 MOS 电容器。另一篇论文研究了在硅衬底上生长的无应变和相干应变 Si1- x Gex 的电子漂移迁移率。文章还讨论了用于高频应用的碳掺杂 SiGe 异质结双极晶体管 (HBT) 的开发，以及针对低温操作的 HBT 技术的优化。此外，研究人员还探索了应变和重掺杂对 Si/Si1-x Gex 合金间接带隙的影响。论文还涉及各种主题，例如外延 Si 和 SiGe 基双极技术的设计和优化、UHV/CVD SiGe HBT 中集电极-基极结陷阱的影响以及 Ge 分级对 SiGe HBT 偏置和温度特性的影响。总体而言，研究重点是了解 Si/Si1-x Gex 异质结构在微电子器件（包括 HBT 和其他半导体技术）中的特性和应用。本文讨论了 SiGe 基双极晶体管和 III-V 异质结双极晶体管 (HBT) 研究的进展。目标是优化这些器件以用于高性能电子应用，包括高速数字集成电路、模拟电路、微波集成电路和 RF 器件。1993 年至 2002 年期间发表的研究文章探讨了 SiGe HBT 的各个方面，例如针对高电流密度的优化、屏障效应、渡越时间建模和紧凑的电流-电压关系。这些研究旨在提高这些器件的性能和效率。另一个研究领域侧重于 III-V HBT，包括基于 GaAs 的 HBT、AlGaN/GaN HBT 和 GaN HBT。目标是开发用于微波应用的新技术并克服建模和模拟这些器件的挑战。这些研究还调查了不同生长技术的使用，例如金属有机化学气相沉积 (MOCVD)，并探索 AlGaN/GaN HBT 选择性区域生长的潜力。总体而言，该研究旨在突破 SiGe 基双极晶体管和 III-V HBT 的可能性界限，从而开发出适用于广泛应用的高性能电子设备。过去几十年来，异质结双极晶体管 (HBT) 的研究得到了广泛的开展。各种研究都探索了它们的潜在应用、优势和局限性。在 2001 年发表在 IEEE Transactions on Electron Devices 上的一篇文章中，研究人员讨论了 HBT 在高频应用中的能力。同一出版物还介绍了 Shigematsu 等人在 1995 年的另一项研究，该研究提出了一种具有改进特性的自对准 InP/InGaAs HBT 的新设计。此外，Low 等人在 1999 年发表的一篇文章。固态电子学杂志探讨了 InGaP HBT 技术在射频和微波仪器中的应用。研究人员强调了它的潜在优势，包括与硅双极晶体管相比更快的开关速度。一些研究也集中于 HBT 的设计和制造。Gao 等人在 1992 年发表在 IEEE 电子器件学报上的一篇文章介绍了一种用于功率应用的异质结双极晶体管设计。在同一期刊上发表的另一项研究中，Gao 等人 (1991) 研究了发射极镇流电阻设计和 AlGaAs/GaAs 功率 HBT 的电流处理能力。微波多指 HBT 中的崩塌现象也得到了广泛的研究。Liu 等人 (1993 年和 1994 年) 在 IEEE 电子器件学报上发表的研究检查了高功率密度对这些器件中电流增益崩塌的影响。此外，Chou 和 Ferro 在 1997 年的会议论文集中概述了异质结双极晶体管，重点介绍了它们的应用和优势。研究人员探索了用于红外光子探测的先进半导体器件概念和技术，旨在提高 III-V 器件的性能。研究人员还致力于通过引入碳掺杂基极来提高 AlGaAs/GaAs 异质结双极晶体管的预期寿命。该研究讨论了工艺技术对自对准 HBT、栅极定义和亚微米栅极长度干蚀刻制造方案的影响。此外，还进行了高温偏压应力测试，以评估具有台面蚀刻结构的 HBT 的可靠性，揭示了它们在各种工作条件下性能的潜在改进。本研究讨论了工艺技术对自对准 HBT、栅极定义和亚微米栅极长度干蚀刻制造方案的影响。此外，还进行了高温偏压应力测试，以评估具有台面蚀刻结构的 HBT 的可靠性，揭示了其在各种操作条件下性能的潜在改进。本研究讨论了工艺技术对自对准 HBT、栅极定义和亚微米栅极长度干蚀刻制造方案的影响。此外，还进行了高温偏压应力测试，以评估具有台面蚀刻结构的 HBT 的可靠性，揭示了它们在各种操作条件下性能的潜在改进。
晶体管：影响和未来影响
外壳它们与相邻硅原子形成4个共价键。这将形成一个纯晶格，其中没有脱位的电子，并且是绝缘子。硅是一种半导体材料，因此可以通过称为“掺杂”的过程将杂质引入晶体结构来量身定制。最常用的元素是磷和硼。对于标准的NPN或PNP晶体管，术语PNP和NPN术语引用了其中的材料的布置。硅可以通过不存在电子的可移动正电荷（孔）进行操作，或者当结构中存在多余的电子时。用价3离子掺杂（例如Boron）（p-Type）在掺杂价5个离子时会产生带正电荷的材料（例如，磷）（N型）形成带负电的材料[3]。在它们之间的边界中产生一个负耗竭层，该层是由于负电荷相互驱除而阻止更多的电子通过。当通过第三端子将正电压应用于晶体管的底部时，耗尽层被否定，使电子自由流动并完成电路。虽然仍用作开关组件，但事实证明，晶体管在控制当前输入电容器的内存芯片中特别有用。此类存储的值提供了二进制表示的基础。与布尔代数一起，晶体管支撑着每个电子设备的功能。达灵顿晶体管可用于扩增电信号
肌酐测量值的离子敏感晶体管
慢性肾脏疾病（CKD）显着影响美国人群的很大一部分，大约9.2％的个体A。CKD的高级阶段，例如第4阶段，构成了严重的健康风险，包括心力衰竭，心血管问题和中风，强调了迫切需要对Eκ性管理和干预策略的需求。我们提出了一种创新的生物传感器，设计用于连续肌酐监测，这是肾功能的关键标记。我们的传感器的主要原理依赖于使用肌酐脱节酶将肌酐分解为铵，然后由离子敏感的场e观察晶体管（ISFET）检测到。此一步过程简化了检测并提高了准确性。此外，已经集成了微流体系统以提高准确性。数据已进行后处理，并无线传输到智能手机应用程序。此实时数据允许患者和医疗保健提供者跟踪肾脏健康，并迅速对任何变化做出反应，改善结果并降低医疗保健费用。生物传感器的设计强调了磨牙性，可扩展性和用户友好性。我们是针对CKM的患者，即通过心血管疾病和肾脏疾病的患者。的确，肾脏健康影响心脏健康，反之亦然。我们的设备o礼，一种实用且用户友好的解决方案，可更高地管理肾脏健康，从而减少了频繁医院就诊，改善和优化治疗管理以及防止无法恢复的结果。次要的针对性小组是工作医生，他们可以单击“手”，可以访问有关患者的重要信息。
基于嵌入式的智能事故前出现，后...
摘要˗˗本文解决了一个重要的问题：量子隧道如何影响半导体设备中的晶体管微型化，以及对未来技术的更广泛含义是什么？本文讨论了晶体管小型化所带来的挑战，并使用量子力学的理论原理（例如Schrödinger方程和海森堡的不确定性原理）引入了量子隧道。本文比较了对石墨烯，过渡金属二分法源和拓扑绝缘子的评估及其对量子隧穿的影响。本文进一步探讨了高级模拟方法，例如密度功能理论，量子蒙特卡洛等。在小晶体管中建模隧道效应。本文还探讨了量子隧道在量子计算中的作用，尤其是在量子量的开发中，探索纳米技术和机器学习在优化隧道效应中的整合。我们的讨论整合了这些发现，探讨了对当前和未来半导体技术的影响，并以对晶体管技术和量子隧道的发展的预测结论。索引术语˗˗量子隧道，量子蒙特卡洛，未来的半导体技术
晶体管接触级的飞法拉电容-电压
应用说明 - MOSFET 栅极晶体管的 2/3 CV 测量具有挑战性，原因如下。首先，栅极通常表现出极低的电容 (fF)。该范围比整个装置的固有电容小一个数量级，因此我们需要测量后者并对其进行补偿。其次，用于推导电容的测量交流电流很小，使得测量对噪声、偏移、泄漏和寄生电感敏感。我们必须仔细实施低电流交流测量的预防措施：屏蔽一切，尽量减少接地环路，将接地置于公共位置，并分开电压和电流测量。最后，被测设备不是具有两个端子的简单电容：它由一组复杂的金属线和耗尽区组成。我们需要很好地了解布局，以便取消或保护正确的端子，以便只测量感兴趣的电容，而不是同时测量多个电容。