2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Introduksjon til utleggsregler

Enkle utleggsregler:

Inverter

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Enkle MOS kapasitans modellerEnkle MOS kapasitans modeller

WCC permicrong

Gatekapasitens:

der

WLCC oxg

LCC oxpermicron

der

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Oppgave 2.4Oppgave 2.4

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

Løsning:

mfF

cmcmF

Lt

LCC

ox

ox

oxpermicron

94.1

109010161085.89.3 78

14

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Gatekapasitans detaljerGatekapasitans detaljerUbiasert gatekapasitans:

WLCC ox0Overlappskapasitanser (statiske):

WCC

WCC

gdolgd

gsolgs

0

0

Operasjonsområde AV: 0CCgb

Operasjonsområde LINEÆR:20CCC gdgs

Operasjonsområde METNING:

032 0

gd

gs

C

CC

Gatekapasitans:

0CCCCC gbgdgsg

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Diffusjonskapasitans detaljerDiffusjonskapasitans detaljer

Diffusjonskapasitans source:

jbsswjbssb CPSCASC der:

JSW

J

M

sbJSWjbssw

i

DAT

M

sbjjbs

VCC

nNNv

VCC

DWPSDWAS

0

20

0

1

ln

1

22

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Oppgave 2.5Oppgave 2.5

Beregn 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:

fFmfFm

mfFm

CPDCADVC jbsswjbsdb

54.2

33.04.542.08.1

)0(

22

fF

mm

VCmVC

CPDCADVCMJSW

dbJSW

M

dbJ

jbsswjbsdb

J

78.198.05133.04.5

98.05142.08.1

14.518.1

)5(

12.044.02

00

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

ENKLE RC modellerENKLE RC modeller

Motstand i transistor:

1

1

1

1

tgsox

tgs

ds

ds

VVWL

C

VV

VIR

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Transmisjonsport:

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

RC forsinkelsesmodellerRC forsinkelsesmodeller

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Seriekobling av transistorer:

n

i ieffektiv k

RR1

Parallellkobling av transistorer:

2R

RRReffektiv

Eksempel NAND3:

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Transisjon fra 0 til 1:

R

RReffektiv

22

Transisjon fra 1 til 0:

R

RReffektiv

31

31

31

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

RC modellRC modell

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

Oppgave COppgave C

Tegn transistorsjematikk 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

42

42

C

CCCC parasitic

10

442

310

10

CRt parasitic

352

52

510

h

RCh

RChCt pd

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler

HastighetsmetningHastighetsmetningHastigheten til ladningsbærere:

sat

lat

lat

EEE

1

der:

LVE ds

lat

Transistormodeller:

tgscds

dsat

dstgscds

ds

VVPI

VVVVPI

I

2

2

0 AV

LINEÆR

Metning

Metningsspenning

2tgsvdsat VVPV

AV

LINEÆR

Metning

dstgscds

dsdsat

dstgscds

ds

VVVPI

VVVVVPI

I

12

12

0

2008

INF3400/4400 Del 4 Moderne MOS transistor modeller, transient simulering og enkle utleggsregler