2018年度 第1回レポート

出題: 2018/10/30, 提出:2018/11/20(講義開始時)

問題の作成が遅れてしまったので今回は2,3,4のみとします。

1. インパクトイオン化の計算

とりやめます。

2. MOSの復習

2-1) p型MOSキャパシタについて、(i)蓄積状態、(ii)フラットバンド状態、(iii)空乏状態、(iv)反転状態、(v)強反転状態の空間電荷密度分布、電界強度分布、電位分布、バンド図を極力正確に作図せよ。（数値計算は行う必要はない。）なお、金属のフェルミ準位と半導体のフェルミ準位が一致していると仮定せよ。つまり、Vg=0Vの時にフラットバンド状態になる。

2-2) 反転状態が形成される電圧以上の電圧をかけると、半導体側にかかる電圧はほぼ一定になり絶縁膜のみに電圧がかかるようになる。これがシートキャリア密度Qs=Cox(V-Vt)と書ける所以であるが、どうしてそうなるのか説明せよ。

2-3) しきい値電圧が適正な値になるように設計することは極めて重要である。一般的なパワーデバイスでは3V程度が求められる。MOSFETにおいてしきい値電圧を制御する方法について論じよ。

3. パワーMOSFET

市販のSiパワーMOSFETについて調査せよ。似たような耐圧(100-900Vの範囲で好きな耐圧を選べ)、オン抵抗でDMOSFET構造、UMOSFET構造の素子をそれぞれ1つ探してデーターシートを入手。耐圧、オン抵抗、ゲート容量（ゲートチャージ）などのスペックを比較せよ。ゲート容量はチップの面積に比例するので、チップ面積を推察することができる。ゲート容量で規格化することでオン抵抗の比較が可能となる。なおUMOSFETについては単純なUMOSFETではなく各社いろいろな工夫をしているので独自の名称を使っているかも知れない。データーシートの冒頭部分にデバイス構造についての言及があるのでそれを読めば分かる。レポートにはデータシートのコピーも添付せよ。

4. スーパージャンクション

ユニポーラーリミットの理論限界を打ち破る手法としてスーパージャンクション(Super junction)という構造がある。これを用いると、李ユニポーラーリミットの数分の1～数十分の1(理屈の上ではもっと低く)のオン抵抗が実現できる。パワーデバイスメーカーの技術資料をネットで探して自分なりにスーパージャンクションの基本的な考え方を理解して、簡潔に説明せよ。InfineonではCoolMOSという商品名になっているのでCoolMOSで調べるとヒットする。ロームなどはスーパージャンクションという名称を使っている。スーパージャンクションを勉強するのに参考にしたホームページのURL,書籍などを明記すること。

5. 準備中

とりやめます。

以上