2020-03-17
2020-03-09
飽和速度は半導体中の電荷キャリア、一般に電子が非常に高い電場の存在下で達成する最高速度である[1]。電荷キャリアは、一時的に経験する電界強度に比例した平均ドリフト速度で通常は移動する。比例定数は、材料特性であるキャリアの移動度として知られている。良好な導電体は電荷キャリアに対して高い移動度値を有することになり、これはより速い速度を意味し、その結果、所与の電界強度に対するより高い電流値を意味する。このプロセスには限界があり、いくつかの高い電界値では、最終的に材料内のキャリアの移動を制限するメカニズムにより、電荷キャリアは飽和速度に達したところでさらに速く移動することができない。
半導体デバイスを設計するとき、特に現代のマイクロプロセッサで使用されるようなサブマイクロメートルスケールで設計する場合、速度飽和は重要な設計特性である。速度飽和は、世界で設計および製造されるほとんどの集積回路で使用される基本デバイスである電界効果トランジスタの電圧伝達特性に大きな影響を及ぼす。半導体デバイスが速度飽和に入ると、デバイスに印加される電圧の増加は、オームの法則によって予想されるような電流の線形増加を引き起こさない。代わりに、電流はわずかな量だけ増加するか、または全く増加しないことがある。実際の電流リミッタである印加電圧に関係なく一定の電流を流すデバイスを設計しようとすると、この結果を利用することができます。
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