Похожие презентации:
КМДП- инверторы. (Лекция 2)
1. Лекция 2
• КМДП- инверторы. Структура. Принцип работы,реализация логических функций.
• Передаточная характеристика в КМДП- схеме.
Напряжение и ток переключения, зависимость
от размеров транзисторов и от числа входов.
• Эффект защелки в КМДП- схемах.
2. КМДП- инверторы. Структура. Принцип работы.
3. ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА КМДП-СХЕМ
• Потребление мощности в статическомсостоянии пренебрежимо мало
• Высокая помехоустойчивость
(т.к. U0= 0, U1 = Vdd)
4. Передаточная характеристика в КМДП-схеме
Задачи1. Дано: KP, W, L, Uип
Определить выходной ток МДПтранзистора в любой точке
передаточной характеристики.
2. Известно: KP, W, L (или βn),
Uпорn, Uпорp, Uип
Определить максимальный
сквозной ток в МДП-транзист.
5. Передаточная характеристика Зависимость от отношения Wp/Wn
6. Реализация логических функций
7. Передаточная характеристика Зависимость от число входов
Смещение точки переключения КМДП в схемах 2-И-НЕ и 2-ИЛИ-НЕдля случаев, когда открыты все транзисторы (1+2) и по одной паре
транзисторов (1, 2 - нижняя или верхняя)
8. Эффект защелки в КМДП- схемах
9. Паразитные биполярные транзисторы в КМДП-структуре
Паразитные биполярные транзисторы в КМДПструктуреПаразитная тиристорная структура в интегральном КМДП–элементе
Условие защелкивания
βnpn βpnp > 1
10. Тиристорная структура с учетом сопротивлений кармана и подложки
Условие защелкивания с учетом паразитных сопротивленийnpn pnp 1
( npn 1)( I RS I RW pnp )
I RS 0.7 / RS ,
( IT I RS )
I RW 0.7 / RW ,
IT I RS I b ( npn 1)
11. Характеристики паразитных элементов, участвующих в защелкивании
βpnp вертикального биполярноготранзистора, зависит от:
- глубины кармана,
- концентрации в кармане,
- встроенного поля в кармане.
βnpn латерального биполярного транзистора, зависит от:
- топологических размеров, определяющих ширину базы,
- концентрации примеси в области полевого окисла,
- глубины кармана.
12. Вольтамперная характеристика тиристора
IS, VS – ток и напряжение включения, IH, VH – ток и напряжение удержания13. Испытания на устойчивость к защелкиванию в статическом режиме
Схема включения тиристора открыванием p+-n переходаУсловие включения тиристора
I RS 0.7 / RS ,
14. Испытания на устойчивость к защелкиванию в статическом режиме (2)
Схема включения тиристора открыванием n+-p переходаУсловие включения тиристора
I RW 0.7 / RW
15. Методы подавления защелкивания
Технологические :- уменьшение коэффициентов β паразитных биполярных
транзисторов,
- использование ретроградного кармана,
- использование эпитаксиальных структур.
Топологические :
- размещение контактов к карману и подложке.
- охранные области, собирающие и блокирующие носителей заряда
16. Охранные области
Охранная n+ область дляулавливания основных
носителей в N - кармане
Охранная p+ область для
улавливания основных
носителей в p – подложке
17. Топология МДП транзисторов с охранными кольцами
а) - p-МДП транзистор с p+ охранным кольцом, собирающим неосновныеносители (дырки) в N-кармане
б) - n-МДП транзистор с n+ охранным кольцом, собирающим неосновные
носители (электроны) в p-подложке
18. Books/Digital Logic Test
19.
Схемотехническиемодели
МДП-транзисторов
20. Эквивалентная схема PSPIСE модели МДП транзистора
DCbd
Rd
I bs
d
Ibd
Cgd
Rds
Rg
I bd
Jds
g
b
G
Rb
B
Cgb
Ubs T
I ds e
1
U b d T
I ds e
1
I b I bs I bd
Cgs
Ibs
s
Rs
LEVEL=1, 2, 3…
Cbs
S
21. Модель level 1. Уравнения для токов
Отсечка:Ic=0
Крутая область
U cu2
W
I c KP 1 LAMBDA *U cu * U зи U пор U cu
L
2
Пологая область I KP W 1 LAMBDA *U *
c
cu
L
U
U пор
2
зи
2
U nop VTO GAMMA PHI U пи PHI
VTO VFB PHI GAMMA PHI
GAMMA
2 0 Si qN П
COK
22. Константы для расчета параметров модели
PHI = (kT/q) ln(NA/ni )KP = μCOK
COK = ε0 εOK /TOX
23. Выходная проводимость и выходное сопротивление в пологой области
gвыхI c
I снac
U cu 2LЭФФ
rв ых
1
g в ых
2 0 Si
qN П (U cu U снac )
24. Модель level 2. Уравнения для токов
Используются уравнения модели Мейера (приближение плавного канала).W
KP
Ic
L 2 LД 1 LAMBDA *U cu
U cu2
* U зи U пз PHI U cu
2
3
3
2
2
GAMMA U си U пи PHI U пu PHI 2
3
Учтены:
- эффект модуляции длины канала в пологой области,
- зависимость заряда в ОПЗ от Uпи и Uси.
25. Модель level 2: три новых эффекта
UпорUпор(W)
Uпор(L)
• Эффект короткого канала (Зависимость порогового
напряжения от длины канала)
• Эффект узкого канала (Зависимость порогового
напряжения от ширины канала)
• Зависимость подвижности от поперечного
электрического поля (поле затвора)
26. Эффект короткого канала
Канал длинный, если Lэфф >> Xj27. Эффект узкого канала
28. Модель level 3. Использование полуэмпирических уравнений и параметров
ЭФФ1
U0*
1 THETA U зи U nop
29. BSIM (Berkeley Short-channel IGFET model) SPICE модели
Представлениеэлектрических параметров
Вычисление параметров для расчета порогового напряжения