FEBRERO 2015 1
Calculo de VT para transitores NMOS con diferentelongitud de
compuerta (L)
Luis A. Rodrguez, Instituto Nacional de Astrofsica Optica y
Electronica (INAOE)
ResumenEl objeto de este trabajo es calcular el voltaje deumbral
(VT ) de un arreglo de transistores de tecnologa CMOScon diferente
longitud de compuerta (L) y ancho (W ) fijo, apartir de mediciones
hechas en el laboratorio.
I. DESARROLLO
SE realizo la medicion de un arreglo de seis transisto-res de
tecnologa CMOS con W = 10m y L =[0,35], [0,5], [1], [3], [5], y
[10]m . Especficamente, se mi-dio ID en funcion de VGS con un
barrido en VDS =[25], [50], [75], y [100]mV , de tal forma que el
dispositivose encuentre en la region lineal (VDS < VGS VT );
enla Figura 1, solo se muestra la grafica del transistor deL =
0,35m. En seguida se compararon las graficas ID-VGS para un VDS =
50mV con diferente L, Figura 2. Porultimo, con los datos obtenidos
y con un programa realizadoen IC-CAP se calculo VT para los seis
transistores con distintaL y un VDS = 50mV , a traves del metodo de
maximatransconductancia, Figura 1.
II. ANALISIS DE RESULTADOSEn la Figura 1 solo se ilustran las
curvas de ID-VGS del
transistor de L = 0,35m para diferentes voltajes VDS . Enesta
grafica se observa que un incremento en VGS , la corrienteID
aumenta, ya que el numero de electrones se eleva en elcanal. Por
otro lado, al incrementar VDS , ID de igual formacrecera hasta
llegar a la region de saturacion (VDS > VGS VT ).
En la Figura 2 se graficaron las curvas de ID-VGS de losseis
transistores para VDS = 50mV . De esta grafica puedeobservarse que
un incremento en L, la corriente ID decrece;debido a que la
resistencia del canal se incrementa, por lo quela pendiente de la
curva ID-VGS disminuye.
Para la obtencion de VT , se realizo un programa en IC-CAP, el
cual calculo la maxima transconductancia de cadauna de las curvas
de la Figura 2; posteriormente se trazo unarecta tangente sobre el
punto de maxima transconductancia,con proposito de identificar el
cruce de la recta tangente en eleje de abscisas; finalmente, se
obtuvo VT por medio de
VT = VGS 12VDS (1)
En la grafica de la Figura 3 se muestra VT para losseis
transistores de diferente L y VDS = 50mV . De estagrafica se
observa que mientras L crece, VT disminuye; estecomportamiento se
debe a la presencia del efecto de canalcorto inverso. El cual es
observado en tecnologas modernasde canal corto.
Figura 1: ID en funcion de VGS para diversos voltajes dedrenaje
(VDS) con su respectiva transconductancia y rectatangente en el
transitor de L = 0,35m.
Figura 2: ID en funcion de VGS de transistores NMOS deW = 10m y
L variable para VDS = 50mV .
Figura 3: VT de transistores NMOS en funcion de la longitudde
compuerta (L) para VDS = 50mV .
