Thermal limitations of the thin film transistor

• Published in: Solid-state electronics 1968, Vol.11 (1), p.87-97
• Main Author: Page, D.J.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0038-1101; 1879-2405
• DOI: 10.1016/0038-1101(68)90140-8

In the simple treatment of the thin film transistor (TFT) it has been shown that the gain-bandwidth of the device is proportional to the carrier mobility and inversely proportional to the square of the source-drain spacing. To obtain high frequency operation it would appear only necessary to reduce the source-drain spacing and to use a high mobility semiconductor. However, a limitation enters the picture when a high mobility material is employed, namely excessive heat dissipation. In this paper the maximum gain-bandwidth obtainable from a device having a given permitted power dissipation is derived. A simple experimental determination of the permitted power dissipation is also presented and the improvement in using a substrate with a high thermal conductivity is outlined. Dans le traitement simple du transistor à pellicule fine (TFT) on a démontré que le produit gain-largeur de bande du dispositif est proportionnel à la mobilité du porteur et inversement proportionnel au carré l'espace source-drain. Pour obtenir un régime opérationnel à haute fréquence, il semblerait seulement nécessaire de réduire l'espace source-drain et d'employer un semiconducteur à grande mobilité. Toutefois, une restriction entre en jeu quand un matériau à grande mobilité est employé, à savior une dissipation excessive de chaleur. Dans cet article, on dérive le produit gain-largeur de bande maximum d'un dispostif ayant une dissipation de puissance permise donnée. Une détermination expérimentale simple de la dissipation de puissance permise est aussi pr'esentée et l'amélioration obtenue en employment une couche ayant une conductivité thermique élevée est soulignée. Bei der einfachen Behandlung des Dünnschicht-transistors hat sich ergeben, dass das Verstärkungs-Bandbreite-Produkt des Bauelements proportional zur Trägerbeweglichkeit und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen Quell- und Saugelektrode ist. Um bei hohen Frequenzen arbeiten zu können, schien es nur notwendig, den Abstand zwischen Quell- und Saugelektrode zu verkleinern und einen Halbleiter mit hoher Beweglichkeit zu verwenden. Bei Vermendung eines Materials mit hoher Beweglichkeit tritt jedoch ein Effekt auf, der als Frequenzgrenze wirkt, nämlich zu grosse Wärmeentwicklung. In dieser Arbeit wird das grösste Verstärkungs-Bandbreite-Produkt abgeleitet, welches bei einer vorgegebenen Schranke für die Wärmeentwickling erreichbar ist. Ausserdem wird eine einfache experimentelle Bestimmungsmethode für die zugel