A physical based analytical current models of poly-Si TFT's were developed: turn-on current model, leakage current model, and subthreshold current model.
The turn-on current model was expressed as the drift current over the potential barrier at the grain boundary. The model formulation is analytical, which makes it suitable for the simulation of circuits. The model parameter extraction method was also developed. The proposed models show good agreement with the experimental results over a wide range of gate and drain voltage and especially, including the temperature dependence of I-V characteristics. The intrinsic capacitance model of poly-Si TFT's biased at the turn-on region was developed. The model was based on the turn-on current model.
Mechanisms of the leakage current were investigated and modeled using the unified resistance model. The leakage current was found to be greatly influenced by channel resistance and junction currents. The junction currents are the generation current enhanced by lateral electric field at the drain junction, the generation current enhanced by vertical electric field at the drain overlap region, and the recombination current at the source junction. Using the unified resistance model, the mechanisms of leakage current could be found correctly. The model is in good agreement with measured leakage current characteristics over wide ranges of gate and drain biases.
An analytical physical-based model for subthreshold current was developed. The model equation was expressed to the diffusion current, which have a physical and simple equation for the subthreshold identity factor to be obtained by considering the continuous density of states (DOS) in the grain boundary. The temperature dependence of the subthreshold current could be explained by the model.
다결정 박막트랜지스터의 on 전류, 누설전류, subthreshold 전류 특성을 물리적인 의미를 갖는 파라미타를 사용하여 모델링하였다.
On 전류모델은 그레인 경계에서 발생되는 전위장벽을 고려한 드리프트 전류로 표현되었다. 전류식은 회로 시뮬레이터에 장착하기에 적합한 식으로 모델링 되었다. 제안된 on 모델은 넓은 영역의 전압영역에서 측정치를 잘 설명하였고 또한 소자의 온도 특성을 잘 표현하였다. 그리고, 사용된 모델 파라미타를 추출하는 방법을 개발하였다. 특히, 이 방법에 의해 추출된 문턱전압은 캐패시턴스 측정법에 의해 측정되는 문턱전압과 일치하였다. On 전류모델을 기초로 하여 on영역에서의 커패시턴스 특성을 모델링하였다.
누설전류는 통합저항모델을 사용하여 모델링 되었다. 통합 저항모델을 사용하여 누설전류의 메커니즘을 분석한 결과, 누설 전류는 채널저항과 접합 전류에 의해 주로 영향을 받는다는 것을 알았다. 접합 전류는 드레인 접합에서의 수평 전계에 의한 전류와 게이트와 드레인의 공유영역에서의 수직 전계에 의한 전류, 그리고 소오스 접합에서의 재결합 전류로 표현될 수 있다. 통합 저항 모델을 사용하여 누설전류의 메커니즘을 정확히 분석할 수 있었다.
Subthreshold 전류 특성이 모델링 되었다. 전류는 확산 전류에 의해 주로 형성된다고 가정하였고, 그레인 경계에 존재하는 트랩은 에너지 레벨에 대해 연속적으로 존재한다고 가정하였다. Subthreshold 전류 모델은 물리적으로 의미가 있고 간단한 식으로 유도되었다. 이 subthreshold 전류 모델은 온도 특성 및 단채널 소자특성을 잘 설명할 수 있었다.
