In this paper, we propose an AlGaN/GaN-based extended-gate metal-insulator-semiconductor high electron mobility transistor (MISHEMT)-type biosensor for detecting streptavidin-biotin complexes. We measure the drain current of the fabricated sensor, which varies depending on the antibody-antigen reaction of streptavidin with biotin molecules. To confirm the immobilization of biotin polyethylene glycol (PEG) thiol, we analyze the Au surface of a GaN sample using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The proposed biosensor shows higher sensitivity than Si-based extended-gate metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET)-type biosensor. In addition, the proposed AlGaN/GaN-based extended-gate MISHEMT-type biosensor exhibits better long-term stability, compared to the conventional AlGaN/GaN-based MISHEMT-type biosensor.
Journal of information and communication convergence engineering
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제10권2호
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pp.200-204
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2012
This study has presented the analysis of breakdown voltage for a double-gate metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) based on the doping distribution of the Gaussian function. The double-gate MOSFET is a next generation transistor that shrinks the short channel effects of the nano-scaled CMOSFET. The degradation of breakdown voltage is a highly important short channel effect with threshold voltage roll-off and an increase in subthreshold swings. The analytical potential distribution derived from Poisson's equation and the Fulop's avalanche breakdown condition have been used to calculate the breakdown voltage of a double-gate MOSFET for the shape of the Gaussian doping distribution. This analytical potential model is in good agreement with the numerical model. Using this model, the breakdown voltage has been analyzed for channel length and doping concentration with parameters such as projected range and standard projected deviation of Gaussian function. As a result, since the breakdown voltage is greatly changed for the shape of the Gaussian function, the channel doping distribution of a double-gate MOSFET has to be carefully designed.
For the conventional power MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor) device structure, there exists a tradeoff relationship between specific on-state resistance (Ron,sp) and breakdown voltage (BV). In order to overcome this tradeoff, a super-junction (SJ) trench MOSFET (TMOSFET) structure with uniform or non-uniform doping concentration, which decreases linearly in the vertical direction from the N drift region at the bottom to the channel at the top, for an optimal design is suggested in this paper. The on-state resistance of $0.96m{\Omega}-cm2$ at the SJ TMOSFET is much less than that at the conventional power MOSFET under the same breakdown voltage of 100V. A design methodology for the edge termination is proposed to achieve the same breakdown voltage and on-state resistance as the main body of the super-junction TMOSFET by using of the SILVACO TCAD 2D device simulator, Atlas.
Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor's (MOSFETs) are well known for superior switching speed, and they require very little gate drive power because of the insulated gate. In these respects, power MOSFETs approach the characteristics of an "ideal switch". The main drawback is on-resistance RDS(on) and its strong positive temperature coefficient. While this process has been driven by market place competition with operating parameters determined by products, manufacturing technology innovations that have not necessarily followed such a consistent path have enabled it. This treatise briefly examines metal oxide semiconductor (MOS) device characteristics and elucidates important future issues which semiconductor technologists face as they attempt to continue the rate of progress to the identified terminus of the technology shrink path in about 2020. We could find at the electrical property as variation p base dose. Ultimately, its ON state voltage drop was enhanced also shrink chip size. To obtain an optimized parameter and design, we have simulated over 500 V Field ring using 8 Field rings. Field ring width was $3{\mu}m$ and P base dose was $1e15cm^2$. Also the numerical multiple $2.52cm^2$ was obtained which indicates the doping limit of the original device. We have simulated diffusion condition was split from $1,150^{\circ}C$ to $1,200^{\circ}C$. And then $1,150^{\circ}C$ diffusion time was best condition for break down voltage.
A novel ultra-low-power readout circuit for a pH-sensitive ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) is proposed. It uses an ISFET/reference FET (REFET) differential pair operating in weak-inversion and a simple current-mode metal-oxide semiconductor FET (MOSFET) translinear circuit. Simulation results verify that the circuit operates with excellent common-mode rejection ability and good linearity for a single pH range from 4 to 10, while only 4 nA is drawn from a single 1 V supply voltage.
In-vivo dosimetry is an essential tool of quality assurance programs in radiotherapy. The most commonly used techniques to verify dose are thermoluminescence dosimeter (TLD) and diode detectors. Metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) has been recently proposed for using in radiation therapy with many advantages. The reproducibility, linearity, isotropy, dose rate dependence of the MOSFET dosimeter were studied and its availability was verified. Consequently the results can be used to improve therapeutic planning procedure and minimize treatment errors in radiotherapy.
지난 10여 년 동안 MOSFET는 전력감소, 도핑농도 증가, 캐리어 속도 증가를 위해서 많은 변화를 가져왔다. 이러한 변화를 받아들이기 위해서, 채널의 길이와 공급되어지는 전압이 감소해야만했으며, 그것으로 인해 소자가 더욱 작아지게 되었다. 그러므로 본 논문은 이러한 변화를 위해 채널의 길이와 전압에 의한 MOSFET 구조에서의 변화를 관찰하고, 드레인과 게이트 사이에서의 임팩트 이온화의 변화를 관찰하였다. 본 논문은 세 가지의 모델 즉, conventional MOSFET와 LDD(lightly doped drain) MOSFET, EPI MOSFET을 제시하였다. 게이트 길이는 0.15um, 0.075um을 사용하였고, 스케일링계수는 λ = 2를 사용하였다 스케일링방법은 Constant-Voltage 스케일링으로 하였고, TCAD를 사용하여, 스케일링에 의한 MOSFET의 특성과 임팩트 이온화, 전계를 비교 분석하였으며, 최적의 채널과 도필 농도에 대하여 분석하였다.
We propose a novel power metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) employing a strained-Si channel structure to improve the current drivability and on-resistance characteristic of the high-voltage MOSFET. A 20 nm thick strained-Si low field channel NMOSFET with a $0.75\;{\mu}m$ thick $Si_{0.8}Ge_{0.2}$ buffer layer improved the drive current by 20% with a 25% reduction in on-resistance compared with a conventional Si channel high-voltage NMOSFET, while suppressing the breakdown voltage and subthreshold slope characteristic degradation by 6% and 8%, respectively. Also, the strained-Si high-voltage NMOSFET improved the transconductance by 28% and 52% at the linear and saturation regimes.
In this paper, a high voltage current sensing circuit for boost converter is designed and verified by Cadence SPECTRE simulations. The current mirror pair, power and sensing metal-oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) with size ratio of K, is used in our on-chip current sensing circuit. Very low drain voltages of the current mirror pair should be matched to give accurate current sensing, so a folded-cascode opamp with a PMOS input pair is used in our design. A high voltage high side lateral-diffused MOS transistor (LDMOST) switch is used between the current sensing circuit and power MOSFET to protect the current sensing circuit from the high output voltage. Simulation results using 0.35 ${\mu}m$ BCD process show that current sensing is accurate and the pulse frequency modulation (PFM) boost converter using the proposed current sensing circuit satisfies with the specifications.
Research in the field of biosensor has enormously increased over the recent years. The metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) type protein sensor offers a lot of potential advantages such as small size and weight, the possibility of automatic packaging at wafer level, on-chip integration of biosensor arrays, and the label-free molecular detection. We fabricated MOSFET protein sensor and proposed the gold-black electrode as the gate metal to improve the response. The experimental results showed that the output voltage of MOSFET protein sensor was varied by concentration of albumin proteins and the gold-black gate increased the response up to maximum 13 % because it has the larger surface area than that of planar-gold gate. It means that the expanded gate allows a larger number of ligands on same area, and makes the more albumin proteins adsorbed on gate receptor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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