CC BY
45
Годовая стоимость сэкономленной электроэнергии составит: 8,49^219000^20/25- 706000 = 226170 руб.
Срок окупаемости составит: 706000/226170 = 3,12 лет.
Таким образом, целесообразными для применения альтернативные источники энергии в данном регионе являются тепловые насосы и ветрогенераторы.
Список литературы /References
1. Вафина Ю.А. Энергосбережение за счет использования альтернативных источников энергии и вторичных энергоресурсов: Россия и мировой опыт // Вестник Казанского технологического университета, 2012. № 9.
2. Алексеенко С.В. Нетрадиционная энергетика и энергоресурсосбережение // Инновации. Технология. Решения, 2006. № 3.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МОП ТРАНЗИСТОРА С КОЛЬЦЕВЫМ
ЗАТВОРОМ
1 2
Шорохов Н.А. , Антипин М.М. Email: [email protected]
1Шорохов Николай Александрович - бакалавр технических наук, кафедра интегральной электроники и микросистем; 2Антипин Михаил Михайлович - бакалавр технических наук, кафедра систем автоматизации управления и контроля, Национальный исследовательский университет Московский институт электронной техники, г. Москва
Аннотация: разработана аналитическая модель для нелегированного (слаболегированного) четырехзатворного и с кольцевым затвором МОП-транзисторов с использованием Verilog-A. Эта модель основана на точном решении уравнения Пуассона с изменяемой длиной области канала. Произведены физические и аналитические расчеты токов и напряжений МОП-транзистора с кольцевым затвором. Более того, модель Verilog-A совместима с различными симуляторами схем. Модель будет полезным инструментом для разработчиков интегральных схем (ИС).
Ключевые слова: модель, МОП, транзистор, транзистор с кольцевым затвором, элементная база, интегральная схема.
ANALYTICAL MODEL OF MOS TRANSISTOR WITH RING GATE Shorokhov N.A.1, Antipin M.M.2
1Shorokhov Nikolay Aleksandrovich - Bachelor of Technical Sciences, DEPARTMENT OF INTEGRATED ELECTRONICS AND MICROSYSTEMS; 2Antipin Mihail Mihaylovich - Bachelor of Engineering Sciences, DEPARTMENT OF AUTOMATION CONTROL AND MONITORING SYSTEMS, NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY MOSCOW INSTITUTE OF ELECTRONIC TECHNOLOGY, MOSCOW
Abstract: аn analytical model for the undoped (weakly doped) four-gate and ring-locked MOS transistors using Verilog-A is developed. This model is based on the exact solution of the Poisson equation with a variable length of the channel region. The physical and analytical calculations of the currents and voltages of a MOS transistor with a ring gate are performed. Moreover, the Verilog-A model is compatible with various circuit simulators. The model will be a useful tool for developers of integrated circuits (ICs).
Keywords: model, MOSFET, transistor, transistor with ring gate, element base, integrated circuit.
60
УДК 004.942
Введение
Согласно закону Мура, размеры КМОП транзисторов продолжают уменьшаться. Масштабирование (уменьшение) размеров транзистора проводится для повышения плотности размещения элементов интегральных схем, улучшает скорость схемы и понижает потребление энергии. Тем не менее, выявилось множество эффектов малой геометрии, таких как короткоканальный эффект, уменьшающих производительность устройства. Для того чтобы преодолеть эти проблемы, необходимо улучшить управляемость канала [1-3]. Транзисторная многозатворная структура считается наиболее эффективным средством для подавления короткоканальных эффектов и для повышения управляемости канала. МОП -транзисторы с кольцевым затвором используют из-за неограниченной возможности масштабирования.
1. Аналитическая модель МОП транзистора с кольцевым затвором
Предлагается модель МОП транзистора с кольцевым затвором, которая основана на изменяемой длине области канала. Модель основана на нелегированном п-канальном многозатворном транзисторе.
В отличие от большинства моделей, предназначенных для определённого типа затворов, предлагаемая модель отличается высокой масштабируемостью и подходит к структурам, как к четырёхзатворным, так и к кольцевым затворам. Уравнение Пуассона для потенциала может быть записано следующим образом:
1 д ( д . Л д2 . . qNa
уду\УТуФ{г'у)Г^Ф{г'у)=е5
(1)
Где Иа легирование канала (предполагается однородным в модели) и означает любую позицию в канале [4] равную ^хН)/^+Н) для любого конкретного места ^,Н) в х - ъ плоскости [5]. Решение для ф(г,у):
( ЫоХГ2(Фс(у) ~ Фдз)) \
Где фд5=Ус5-УРВ, ^ 1=2х(Ш5,хН5,) / , + Н5,) , потенциал канала, который может быть найден при г=0, как
д2 _ (0Рс(у) ~ Фдз)) _ цИа
е
и - это центральный
Я2
= —. (3)
где X - величина масштабирования:
Я =
N
(2ех^2 1п(1 + 21ох/1з1) + еохф
(4)
(16еож)
При помощи этой величины (X) можно измерить короткоканальные эффекты, присущие структуре устройства.
Граничные условия, использованные для (1) при и
для , где - ёмкость оксида, напряжение плоских зон -
поверхностный потенциал электрическое поле поверхности и плотность
заряда кремния на единицу площади затвора [6]. Далее получаем мобильную плотность заряда как функцию между потенциалом поверхности и потенциалом в центре ( а = ф 8 — ф с):
-ЯР =
N
4 ЯР^1
Vа
N
0.5 +
1-1 /а + (1 /а)е-
,q(фs-V-2фF)/kT
(5)
где цр = ц N аИ /2 фиксированная плотность заряда, V - потенциал квази-Ферми в канале и ф р потенциал Ферми. цт принимает значение ц 8 в истоке ^=0) и ц а на стоке (V = 7^) . На рисунке 1 показана плотность заряда при нулевом напряжении на истоке в логарифмическом и линейном масштабе. Далее используется и для расчёта тока.
Рис. 1. Плотность заряда при нулевом напряжении на истоке в логарифмическом и линейном
масштабах
»гг (кТ\2 (С1/2)^2 ~ 4d) + [2(4s ~ 4d) + qPH(qd + 2qp)/(qs + 2qp))]55) Ids = fiWC0X J j-j—^-j, (6)
Где д - подвижность короткоканального эффекта, W - ширина канала, SS -подпороговое наклон, AL - модуляция длины канала. 2. Применение модели
Для демонстрации работоспособности модели выставлены следующие параметры: Hsi = 1 0 nm, Wsi = 1 0 nm, L = 1 0 nm, and tox = 0 . 6 2 nm.
На рисунке 2 показаны проходные ВАХ при различных напряжениях на стоке.
Рис. 2. Проходные ВАХ МОП транзистора с кольцевым затвором — 3D численное моделирование;
- - 3D численное моделирование; о полученная SPICE модель; • полученная SPICE модель
Для проведения моделирования инвертора. Инверторы - основные блоки схемы для оценки КМОП технологии. На рисунках 3 и 4 показаны переходная характеристика постоянного тока и временной анализ модели кольцевого МОП транзистора, из которых может быть извлечена внутренняя скорость инвертора.
0.7 гт
0 ] l_i_■_I_I_I_■_I_■_I_■_I_I_I_I_
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
^in (V)
Рис. 3. Моделирование переходных процессов инвертора
-0.1 -1-'-1-'-1-'-1-'-1-
О 5 10 15 20
Time (ps)
Рис. 4. Моделирование переходных процессов инвертора
4. Заключение
Был представлен общий подход разработки аналитической модели, которая применима к структурам, как и к четырёхзатворным, так и к кольцевым затворам. Модель может быть использована с физическими параметрами, такими как функцией работы затвора, так и геометрическими параметрами. Модель проанализирована и эффективна для применения в ИС.
Список литературы /References
1. Yu B., Song J., Yuan Y., Lu W.-Y., and Taur Y. A unified analytic drain-current model for multiple-gate MOSFETs. IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 55, № 8. Р. 2157-2163, 2008. View at Publisher View at Google Scholar View at Scopus.
2. Song J., Yu В., Yuan Y., and Taur Y. A review on compact modeling of multiple-gate MOSFETs. IEEE Transactions on Circuits and Systems. I: Regular Papers. Vol. 56. № 8. P. 1858-1869, 2009. View at Publisher View at Google Scholar View at MathSciNet View at Scopus.
3. Duarte J.P., S.-J. Choi, D.-I. Moon et al. A universal core model for multiple-gate field-effect transistors. Part I: charge model. IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 60. № 2. Р. 840-847, 2013. View at Publisher View at Google Scholar View at Scopus.
4. Auth С.Р. and Plummer J.D. "Scaling theory for cylindrical, fully-depleted, surrounding-gate MOSFET's," IEEE Electron Device Letters. Vol. 18. № 2. P. 74-76, 1997. View at Publisher • View at Google Scholar View at Scopus.
5. Chevillon N., Sallese J.-M., Lallement С. et al. Generalization of the concept of equivalent thickness and capacitance to multigate MOSFETs modeling. IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 59. № 1. P. 60-71, 2012. View at Publisher View at Google Scholar View at Scopus.
6. Iñíguez В., Jiménez D., Roig J., Hamid Н.А., Marsa L.F. l and Pallarés J. Explicit continuous model for long-channel undoped surrounding gate MOSFETs. IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 52. № 8. Pp. 1868-1873, 2005. View at Publisher View at Google Scholar View at Scopus.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ РАБОТЫ
ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ 12 Князева А.А. , Филимонов А.А. Email: [email protected]
1 Князева Алина Алексеевна - бакалавр; 2Филимонов Андрей Александрович - бакалавр, кафедра систем обработки информации и управления, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
г. Москва
Аннотация: в настоящей статье рассмотрена автоматизированная система управления распределением аудиторной нагрузки между преподавателями кафедр вуза («СУНП»). Система позволяет автоматизировать процессы распределения учебной нагрузки между преподавателями в первой половине дня, формировать плановое распределение нагрузки по кафедре с учетом планового числа часов учебной нагрузки на ставку, а также предоставлять отчеты и документы стандартного вида. Преподаватель может просматривать учебный план с возможностью фильтрации по семестру, факультету и кафедре, свою нагрузку и соотношение видов нагрузки.
Ключевые слова: распределение учебной нагрузки, автоматизированная система управления, нагрузка преподавателей, разграничение прав пользователей, заведующий кафедрой.
