کاهش اثرات خودگرمایی و بهبود در مشخصات ترانزیستور soi-mesfet با استفاده از لایه sic

در این مقاله یک ساختار جدید برای ترانزیستورهای اثر میدان نیمه هادی فلز سیلیکون بر روی عایق (soi mesfet ) پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی شامل دو لایه اکسید یکسان در دو طرف فلز گیت و هم چنین یک لایه از جنس سیلیکون کاربید است که در ناحیه دریفت سیلیسیوم تا زیرلایه از میان اکسید مدفون به عنوان یک مسیر عبور حرارت قرار دارد. مشخصات dc و فرکانس رادیویی (rf) ساختار پیشنهادی از طریق شبیه سازی دو بعدی آنالیز و با مشخصات soi mesfet مرسوم (c-soi mesfet) مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری ساختار پیشنهادی بر c-soi mesfet است که شامل ولتاژ شکست افزایش یافته، کاهش دمای شبکه، بهبود جریان عبوری و مشخصات rf بهبود یافته می باشد. ناحیه اکسید به علت تحمل میدان الکتریکی بالایی که دارد موجب افزایش ولتاژ شکست می شود. ناحیه استفاده شده از جنس سیلیکون کاربید در داخل اکسید مدفون، با جذب حرارت از ناحیه فعال و انتقال آن به زیرلایه، باعث کاهش چشم‌گیر افزایش تغییرات دما با افزایش بایاس گیت و درین می شود. همچنین عملکرد rf افزاره بعلت اصلاح خازن های گیت-سورس و گیت-درین در ساختار پیشنهادی بهبود یافته است. بنابراین ساختار پیشنهادی می‌تواند بعنوان یک گزینه مناسب برای استفاده در کاربردهای توان بالا و فرکانس بالا در نظر گرفته شود.

self heating effects reduction and improvement in characteristics of soi-mesfets by sic layer

in this paper, a new structure for silicon on insulator metal semiconductor field effect transistors (soi mesfet) is proposed. the proposed structure consists of two identical oxide layers on both sides of the gate metal as well as a layer of silicon carbide from the silicon drift area to the substrate between the buried oxide as a heat conduction path. the dc and radio frequency (rf) characteristics of the proposed structure are analyzed by two-dimensional simulation and compared with conventional soi mesfet (c-soi mesfet). the results show the superiority of the proposed structure over c-soi mesfet, which includes increased breakdown voltage, reduced network temperature, improved current flow and rf characteristics. the oxide region increases the breakdown voltage due to its high electric field tolerance. the area used silicon carbide inside the buried oxide, by absorbing heat from the active area and transferring it to the substrate, significantly reduces the temperature changes by increasing the bias gate and drain. also, the rf performance of the device has been improved due to the modification of gate-source and gate-drain capacitors in the proposed structure. therefore, the proposed structure can be considered as a suitable option for use in high power and high frequency applications.