INF3400 Del 4Moderne MOS transistor modell, transient simulering og enkle utleggsregler

Introduksjon til utleggsreglerEnkle utleggsregler:

Inverter

Enkle MOS kapasitans modeller

WCC permicrong

Gatekapasitens:

der

WLCC oxg

LCC oxpermicron der

Oppgave 2.4

En transistor med lengde 90nm har en tykkelse på gateoksid(tox) lik 16Å. Hva blir gatekapasitans per mikrometer?

Løsning:

m

fF

cmcm

F

Lt

LCC

ox

ox

oxpermicron

94.1

10901016

1085.89.3 78

14

Gatekapasitans detaljerUbiasert gatekapasitans:

WLCC ox0Overlappskapasitanser (statiske):

WCC

WCC

gdolgd

gsolgs

0

0

Operasjonsområde AV:0CCgb

Operasjonsområde LINEÆR:

20C

CC gdgs

Operasjonsområde METNING:

03

2 0

gd

gs

C

CC

Gatekapasitans:

0CCCCC gbgdgsg

Diffusjonskapasitans detaljerDiffusjonskapasitans source:

jbsswjbssb CPSCASC

der:

JSW

J

M

sbJSWjbssw

i

DAT

M

sbjjbs

VCC

n

NNV

VCC

DWPS

DWAS

0

20

0

1

ln

1

22

Oppgave 2.5Beregn diffusjonskapasitans Cdb for en transistor med en (minimum) kontakt på drain i en 0.6μm prosess når drainspenningen er 0V og VDD = 5V . Anta at substratet er jordet. Parameterverdier er CJ = 0.42fF/μm2, MJ = 0.44, CJSW = 0.33fF/μm, MJSW = 0.12 og Ψ0 = 0.98V ved romtemperatur.

Løsning:

fF

m

fFm

m

fFm

CPDCADVC jbsswjbsdb

54.2

33.04.542.08.1

)0(

22

fF

mm

VCm

VC

CPDCADVCMJSW

dbJSW

M

dbJ

jbsswjbsdb

J

78.1

98.0

5133.04.5

98.0

5142.08.1

14.518.1

)5(

12.044.02

00

ENKLE RC modeller

Motstand i transistor:

1

1

1

1

tgsox

tgs

ds

ds

VVW

L

C

VV

V

IR

Transmisjonsport:

RC forsinkelsesmodeller

Seriekobling av transistorer:

n

i ieffektiv k

RR

1

Parallellkobling av transistorer:

2

R

RRReffektiv

Eksempel NAND3:

Transisjon fra 0 til 1:

R

RReffektiv

2

2

Transisjon fra 1 til 0:

R

RReffektiv

3

1

3

1

3

1

RC modell

Oppgave CTegn transistorskjematikk for en toinngangs NOR port med transistor bredder slik at effektiv motstand i nedtrekket blir lik en enhetsinverter. Beregn stige og fall forsinkelse når porten skal drive h identiske NOR porter ved å bruke enkle RC modeller.

Løsning:

R

RRRopptrekk

4

2

4

2

C

CCCC parasitic

10

442

3

10

10

CRt parasitic

3

52

52

510

h

RCh

RChCt pd

HastighetsmetningHastigheten til ladningsbærere:

sat

lat

lat

E

EE

1

der:

L

VE ds

lat

Transistormodeller:

tgscds

dsat

dstgscds

ds

VVPI

V

VVVPI

I

2

2

0 AV

LINEÆR

METNING

Metningsspenning

2tgsvdsat VVPV

AV

LINEÆR

METNING

dstgscds

dsdsat

dstgscds

ds

VVVPI

VV

VVVPI

I

12

12

0