Transistor som bryter CMOS str for Complementary Metal

Transistor som bryter CMOS står for Complementary Metal On Semiconductor. I CMOS teknologi er det to komplementære transistorer, p. MOS og n. MOS. Logisk 0 = gnd (VSS) Logisk 1 = VDD s = source PÅ Source terminal for en p. MOS transistor har høyere spenning enn drain terminal. AV d = drain MOS transistorer er bidireksjonale, dvs. source og drain kan bytte plass. AV Source terminal for en n. MOS transistor har lavere spenning enn drain terminal. Mikroelektronikk er integrert teknologi i mikro størrelse, dvs. lengden på transistorer. Nanoelektronikk kan være integrert teknologi i nano størrelse, som i praksis betyr at transistorlengden er mindre enn 100 nano meter. INF 3400 Grunnleggende digital CMOS PÅ 2008 g = gate

CMOS inverter 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Opptrekk og nedtrekk Parallell/serie 2008 Serie/parallell INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

NAND port Boolsk funksjon: 2008 Symbol: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Kombinatorisk logikk Opprekk AV Nedtrekk AV Z 1 Nedtrekk PÅ 0 X Parallell: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS 2008 Serie: Opptrekk PÅ

NOR port Boolsk funksjon: 2008 Symbol: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave 1. 3 Tegn en CMOS 4 -inngangs NOR port på transistornivå. Boolsk funksjon: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Komplementær logikk Eksempel: Nedtrekk: 2008 Opptrekk: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave 1. 4 Gitt funksjonen , tegn transistorskjema for porten i komplementær CMOS. Nedtrekk: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave 1. 5 Gitt funksjonen , tegn transistorskjema for porten i komplementær CMOS. Nedtrekk: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave 1. 6 Gitt funksjonen , tegn transistorskjema for porten i komplementær CMOS. Nedtrekk: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Passtransistorer og transmisjonsport n. MOS passtransistor: Transmisjonsport: 2008 p. MOS passtransistor: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Tristate buffer symboler: Tristate inverter: 2008 Sannhetstabell: EN/EN A Y 0/1 0 Z 0/1 1 Z 1/0 0 0 1/0 1 1 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Multipleksere Sannhetstabell: Enkel implementasjon: D 1 D 0 Y 0/1 X 0 0 0/1 X 1 1 1/0 0 X 0 1/0 1 X 1 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS 2008 S/S

Inverterende 2 -inngangs multiplekser: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Forenklet inverterende 2 -inngangs multiplekser: 4: 1 multipleksere: 2008 Symbol: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave 1. 7 Tegn skjematikk på transistornivå for følgende funksjoner. Du kan anta at du også har inverterte signaler tilgjengelig. En 2: 4 dekoder definert ved 2008 Løsningsforslag: A 1 A 0 NAND NOR 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 Vi ønsker å bruke NAND porter og invertere. INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave 1. 7 forts. Tegn skjematikk på transistornivå for følgende funksjoner. Du kan anta at du også har inverterte signaler tilgjengelig. En 3: 2 dekoder definert ved 2008 Løsningsforslag: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Eksamensoppgave (2005) Gitt funksjonen. Tegn et transistorskjema (sjematikk) i komplementær CMOS for funksjonen. Løsningsforslag: Nedtrekk: A i serie med B. AB 2. C i serie med D. CD 3. AB i parallell med CD. 4. (AB+CD) i serie med E. AB+CD (AB+CD)E INF 3400 Grunnleggende digital CMOS 2008 1.

Latcher 2: 1 multiplekser 2008 Positiv nivåfølsom latch INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Timing: Symbol: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Vipper Positiv kantfølsom D vippe: Timing: 2008 Implementasjon: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Timing problemer: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Dvippe med tofase ikkeoverlappende klokker: Symbol: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

MOS transistor i tverrsnitt Halvleder Silisum: pn overgang: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Transistor tverrsnitt: 2008 n. MOS transistor p. MOS transistor INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Tverrsnitt av CMOS inverter 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Akkumulasjon, deplesjon og inversjon Under gaten: Deplesjon: 2008 Akkumulasjon: Inversjon: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Enkel beskrivelse av MOS transistor Ubiasert: Lineært område: 2008 Biasert: Lineært område Metning INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Enkel MOS transistor modell 1. AV (cut off): Vgs < Vt, som betyr at gate source spenningen ikke er tilstrekkelig til at det blir dannet kanal. Ids = 0. 2. PÅ, lineært område: Vgs > Vt og 0 < Vds < Vgs –Vt, som betyr at det er dannet kanal som strekker seg fra drain til source. Transistoren er i det lineære området. 3. PÅ, metning: Vgs > Vt og Vds > Vgs –Vt, som betyr at det er dannet kanal på source siden, men ikke på drain siden. Transistoren er i metning. 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Enkel transistor modell: Ved kanal, vil gjennomsnittelig spenning over gate kapasitansen være: 2008 Gate kapasitansen er avhengig av arealet (kanalen), tykkelsen på det isolerende laget tox og permitiviteten til det isolerende laget: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Gjennomsnittelig hastighet n til ladningsbærere i kanalen vil bli bestemt av det elektriske feltet E over kanalen og ladningsbærernes mobilitet m: Strøm mellom drain og source kan uttrykkes som den totale mengde ladning i kanalen dividert på tiden som behøves for å krysse kanalen: 2008 Det elektriske feltet er avhengig av spenningen over kanalen Vds og kanalens lengde L: Tiden det tar for en ladningsbærer å krysse kanalen er gitt av kanalens lengde og ladningsbærernes hastighet: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

I det lineære området kan vi modellere strømmen tilsvarende en motstand: Dette gir modell for motstand: Vi ser først på konduktans: 2008 Som kan forenkles til: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

I metning vil spenningen over kanalen være begrenset til den spenningen som er tilstrekkelig for å danne kanal på drain siden: Vi setter inn for Vgc og Vds = Vdsat i transistor modellen: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS 2008 Vi kan finne gjennomsnittelig spenningen over kapasitansen i metning ved å erstatte Vds med Vdsat:

Transistormodellen: 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

p. MOS transistormodell: 2008 Drain INF 3400 Grunnleggende digital CMOS Source

I-V karakteristikker 2008 INF 3400 Grunnleggende digital CMOS

Oppgave Gitt en n. MOS transistor i en 180 nm CMOS prosess med bredde W lik 0. 36 mm og lengde L lik 0. 18 mm. Anta at tykkelsen på tynnoksid tox =50Å og at mobiliteten m = 200 cm 2 / Vs. Beregn b og gatekapasitans for transistoren: b: Cg: INF 3400 Grunnleggende digital CMOS 2008 Cox:

Eksamensoppgave 2005 Gitt enkle transistor modeller for n. MOS transistor, skisser strøm som funksjon av Vgs for ulike Vds spenninger. Marker terskelspenning, lineært område og metning på skissen. Terskelspenning Vt Lineært område 2008 Metning INF 3400 Grunnleggende digital CMOS