CMOS inverter og DC karakteristikk CMOS inverter 2008

CMOS inverter og DC karakteristikk CMOS inverter: 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

p. MOS transistor: AV Lineær Metning Vsgp < |Vtp| Vsgp >|Vtp| Vinn > VDD+Vtp Vinn < VDD+Vtp Vsdp < Vdsat Vsdp > Vsgp - |Vtp| -Vut < Vtp - Vinn -Vut > Vtp - Vinn Vut > Vinn - Vtp Vut < Vinn - Vtp n. MOS transistor: AV Lineær Metning Vgsn < Vtn Vgsn > Vtn Vinn < Vtn Vinn > Vtn Vdsn < Vgsn - Vtn Vdsn > Vgsn - Vtn Vut < Vinn - Vtn Vut > Vinn - Vtn INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor 2008 Vsdp < Vsgp - |Vtp|

PÅ, lineær Område A: AV 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Område B: 2008 PÅ, lineær PÅ, metning INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Område C: PÅ, metning 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Område D: 2008 PÅ, metning PÅ, lineær INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

AV Område E: PÅ, lineær 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Inverter transisjon: I områdene B, C og D er begge transistorene PÅ, slik at det går en strøm mellom spenningsforsyningene. 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Oppgave 2. 14 Petter Fallgruve tilbyr lisens på sin nye patenterte ikke-inverterende buffer som er vist i figuren under. Hvordan vil DC karakteristikken til denne kretsen se ut? Hvorfor representerer dette en dårlig ide? 2008 Source Drain INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Transistorstørrelser 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Oppgave Anta en ideel n. MOS transistor i en 350 nm CMOS prosess. Bruk matlab og lag et plott som viser DC karakteristikk for en inverter med bp = 0. 1 bn, bp = bn og bp = 5 bn. 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Støymargin Høyeste inngang tolkes som 0. Høyeste utgang defineres som 0. Laveste inngang tolkes som 1. Laveste utgang defineres som 1. 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Oppgave 2. 17 Finn støymarginen for en CMOS inverter ved å bruke analytiske utrykk for utgangsspenning som funksjon av inngangsspenning. Anta at spenningsforsyningen er VDD = 3. 0 V og Vtn = -Vtp = Vt = 0. 5 V, og bn = bp. Ser på Vut som funksjon av Vin: 2008 Deriverer og setter lik -1: Finner VOH: INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Kanalforkortning (kanallengdemodulasjon) Liten Vgd (som indirekte gir stor Vds) betyr at det ikke dannes kanal ved drain siden. En høy drain spenning vil skyve kanalen mot source siden: Dette betyr at strømmen vil stige for økende Vds i metning og kan modelleres som: INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor 2008 Den effektive kanallengden vil bli mindre enn nominell (tegnet) lengde:

2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Motstand: Invertere med statisk last 2008 Strømkilde: INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Pseudo n. MOS inverter 2008 Strømforbruk: INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Oppgave Finn et analytisk uttrykk for Vut som funksjon av Vtn, Vtp, bn og bp for en pseudo-n. MOS inverter. Anta at inngangsspenningen er lik VDD. 2008 Dette gir løsningen: INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Body effekt Modell: der: 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Oppgave 2. 6 Anta en n. MOS transistor i en 0. 6 m prosess med en gateoksid tykkelse på 100Å. Anta at dopenivået er NA=2 xe 17/cm 3 og at nominell terskelspenning er 0. 7 V. Anta at substratet er jordet. Hva blir endringen i terskelspenningen ved romtemperatur når source økes fra 0 V til 4 V? Overflatepotensialet: c Bodyeffektparameter: Oksidkapasitans: Endring i terskelspenning: 0. 96 V INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor 2008 Effektiv terskelspenning:

Pass transistor DC karakteristikk Terskelfall: 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor

Oppgave 2. 21 2008 INF 3400/4400 Del 3 Utvidet transistormodell og DC karakteristikk for inverter og pass transistor