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Floating gate MOSFET Erklaerung - WO?

Hi,

Kann es wirklich sein dass es nirgendwo Erklaerungen zu floating gate MOSFETs gibt? Ich bin am Verzweifeln, suche seit etwa 2 Stunden herum und finde nichts ausser oberflaechlicher Erklaerungen.

Was mich aber interessieren wuerde sind Zusammenhaenge zwischen den Spannungen, Kapazitaeten und Ladungen. Das hoechste der Gefuehle unter meinen Suchergebnissen sind diese Zusammenhaenge *ohne* "geladenes" floating gate, aber das ist ja trivial (kapazitiver Spannungsteiler).

Konkret moechte ich wissen WIESO das Potential des Floating gates mit

V_floating = (C1 * VG + QF) / (C1 + C2) ^^^^

bestimmt ist (VG = Spannung am control gate, QF Ladung im floating gate). Wie gesagt, ohne die Ladungen am floating gate ist es trivial.

Und in weiterer Folge wird nun (zu t=0) eine Gatespannung angelegt die gross genug ist dass Elektronen tunneln koennen (Fowler Nordheim). Der Tunnelstrom ist gegeben:

I_tunnel = A E^2 exp(-B/E)

, was mich nun interessiert ist wie sich V_floating in Abhaengigkeit von der Zeit aendert (also V_floating(t)).

Hat irgendjemand Quellen, Literaturtipps, Internetseiten oder auch einfach Antworten auf oben genannte Fragen?

LG, Peter

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Peter Mairhofer
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Antworten nicht, aber vielleicht kannst Du hiermit und mit den Literaturquellen weitermachen:

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Zum richtig tiefen Einsteigen wirst Du mit einiger Sicherheit einen IEEExplore Account brauchen, oder einen Uni Account.

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Joerg

Peter Mairhofer schrieb:

Mit doch auch? QF kannst du auch als C2 * VG schreiben. Oder was war jetzt die Frage?

Mit freundlichem Gruß

Jan

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Jan Kandziora

Hmm, naja, ich glaub nicht. Oder doch? ;-)

Dann waere ja QF die Ladung die in C2 gespeichert ist. QF ist aber die Ladung im floating gate!

Also nochmal erste (und simple) Annahme: 2 Konsendatoren:

VG | === C1 V1 | | === C2 V2 |

Dann gilt eben: V2 = (C1 * VG)/(C1 + C2)

Beim Floating gate MOSFET gibts jetzt aber zwischen den Kondensatoren noch das Gate, in dem Ladungen liegen koennen (z.B. durch Tunneling eingebracht):

VG | | === C1 | --- floating gate, mit Ladung QF | === C2 | |

Dabei ist C1 die Kapazitaet zwischen Control gate und floating gate und C2 die Kapazitaet zwischen floating gate und grounded Substrat.

Wieso kann ich QF nun einfach dazu addieren?

lg Peter

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Peter Mairhofer

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Danke mal fuer den Hint. Auf den ersten Blick ist die o.g. Arbeit zwar auch viel zu spezialisiert aber ich bin gerade dabei sie zu lesen.

IEEE Account existiert.

Aber wie soll ich mit irgendwelchen Papers weiterkommen die neue Forschungsergebnisse berichten?

Das ist doch Grundlagenwissen. Die gleiche Frage wie: Wie funktioniert ein MOSFET. Das finde ich doch auch in einem Fachbuch (z.B. Physics of Semiconductor Devices) und nicht in einem Paper.

Aber irgendwie bin ich unfaehig ein Fachbuch zu finden das floating gate Devices anstaendig erklaert. Ich kann mir einfach nicht vorstellen dass es sowas nicht gibt, das ist doch ein wesentliches und wichtiges Thema auf dem ein grosser Teil der Speicherarchitektur basiert.

LG Peter

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Peter Mairhofer

Ich glaub ich hab nun einen Ansatz ohne dem Spannungsteiler gefunden. Das Ergebnis is richtig. Die Frage ist nur ob der Gedankengang stimmt.

Ich gehe vom Ladungserhaltungssatz aus und nehme das Floating gate QF als Bezugspunkt. Die Ladungen dort muessen gleich sein wie die Summe der Ladungen in C1 und C2:

QF = Q1 - Q2

Q1 und Q2 sind die jeweils gespeicherten Ladungen. Da VG positiv ist, befinden sich an der Seite zum floating gate an C1 positive ladungen (+Q1) und an C2 negative (-Q2).

Nun ersetze ich mittels: Q = C*V:

QF = C1 * V1 - C2 * V2

= C1*(V_floating - VG) - C2*(V0 - V_floating)

= C1*(V_floating - VG) + C2*(V_floating - V0)

= C1*V_floating - C1*VG + C2*V_floating - C2*V0

= V_floating*(C1 + C2) - C1*VG - C2*V0

Da nun das Substrat auf Masse liegt gilt V0 = 0V. Also:

QF = V_floating*(C1 + C2) - C1*VG

V_floating*(C1 + C2) = C1*VG + QF

V_floating = (C1 * VG + QF) / (C1 + C2)

Sind jemand einen Fehler?

LG Peter

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Peter Mairhofer

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Fachbuecher wird es dazu schon geben. Habe allerdings seit ueber 10 Jahren kein neues IC Design Buch gekauft weil sich seitdem im Analogbereich nicht so die Welt getan hat. Deshalb weiss ich nicht welche noch erhaeltlichen Buecher gut sind. Am besten mal auf s.e.design fragen oder wenigstens in der deutschen Gruppe d.s.electronics, die sind fuer sowas geeigneter.

Es gibt aber auch Lehr-Artikel wenn man es nur erklaert haben moechte, wie diesen:

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Joerg

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