Реферат: работа на тему «Расчет характеристик кмоп транзистрора» по дисциплине «Электроника» Вариант 7 4
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
МИНИСТЕРСТВО оБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Московский государственный институт электроники и математики
Кафедра “Электроника и электротехника”
«
Расчет характеристик КМОП транзистрора»
Руководитель:
к.т.н., доцент Л.М.Самбурский
2. Выбрать и описать технологию изготовления схемы.
3. Нарисовать структуру транзистора.
4. Рассчитать параметры элементов схемы.
а) передаточную характеристику схемы;
б) переходную характеристику схемы;
г) статическую и динамическую потребляемую мощности
6. Нарисовать топологию всей схемы.
7. Сравнить с аналогами, выпускаемыми промышленностью.
Таблица истинности для логического элемента ИЛИ-НЕ:
Уровень логического нуля для КМОП схем приблизительно равен нулю, а уровень логической единицы приблизительно равен Е пит
.
Пусть на вход Вх1 подается уровень логической единицы, тогда транзистор Т1 открывается, а ТЗ запирается. Тогда на выходе получается логический ноль, независимо от того, что было подано на вход Вх2.
При подаче логической единицы на вход Вх2 транзистор Т2 открывается, а Т4 запирается. Тогда, аналогично, на выходе получается логический ноль, независимо от того, что было подано на вход Вх1.
Если подаются нули на оба входа, то транзисторы Т1 и Т2 будут заперты, а транзисторы ТЗ и Т4 – открыты. Тогда получается, что выход присоединен к питанию, и на выходе мы имеем уровень логической единицы.
В изготовлении КМОП-схем применяются технологии самосовмещенного кремниевого затвора и ионного внедрения. Технология самосовмещенного кремниевого затвора подразумевает, что на общей подложек формируются транзисторы с каналами р-типа и n-типа.
Методом фотолитографии из поликристаллического кремния формируют шины затвора шириной 3..5 мкм и проводники первого (если не считать диффузионных шин) слоя межэлементных соединений. Диффузия примесей, производимая после формирования дорожек из ППК. Приводит к формированию областей истоков и стоков и одновременно к легированию ППК, что снижает его поверхностное сопротивление. Шины затвора из ППК защищают при диффузии области каналов от проникновения акцепторной примеси, благодаря чему области истоков и стоков автоматически совмещаются с затвором и обеспечивают перекрытие затвором этих областей менее 1 мкм.
4. Второе окисление. Разгонка бора.
7. Третье окисление. Разгонка бора.
10. Четвертое окисление. Разгонка фосфора.
11. Четвертая фотолитография (под тонкий окисел).
14. Пятая фотолитография по поликремнию.
15. Шестая фотолитография (под контакты).
16. Осаждения алюминия (металлизация).
17. Седьмая фотолитография по алюминию.
4. Расчет параметров элементов схемы.
Для расчетов будем использовать следующие константы, величины и формулы.
- диэлектрическая проницаемость вакуума
- диэлектрическая проницаемость кремния
- удельная ёмкость подзатворного диэлектрика
- диэлектрическая проницаемость окисла SiO 2
- потенциал Ферми для n-канального КМОП-транзистора
- собственная концентрация носителей в Si
- концентрация внедренных в канал n-канального КМОП - транзистора ионов
- потенциал Ферми для p-канального КМОП - транзистора
- концентрация внедренных в канал p-канального КМОП-транзистора ионов
- подвижность электронов вблизи поверхности.
- подвижность дырок вблизи поверхности.
Расчет удельной емкости подзатворного диэлектрика, коэффициентов крутизны и размеров канала.
Удельная емкость подзатворного диэлектрика - C
0
Крутизну n-канального КМОП-транзистора:
Крутизна р-канального КМОП-транзистора:
Для оптимальной работы схемы должно выполняться равенство:
где , - ширина и длина канала n-канального КМОП-транзистора;
, - ширина и длина канала p-канального КМОП-транзистора;
По условию минимальный размер min = 5 мкм.
Пусть = 10 * min = 50мкм, = = 2 * min = 10 мкм.
Тогда выразим и найдем из вышеуказанного равенства:
Расчет порогового напряжение
n
-канального КМОП-транзистора.
- потенциал Ферми для n-канального КМОП-транзистора.
- разность работ выхода электронов из затвора и полупроводника подложки n-канального КМОП-транзистора.
- потенциал Ферми для затвора n-канального КМОП-транзистора
- концентрация внедренных в затвор n-канального КМОП-транзистора ионов
-плотность заряда на границе раздела Si - SiO 2
для структуры кремния;
–
удельная емкость подзатворного диэлектрика (найдено ранее)
Имея теперь все необходимые постоянные и величины, подставляем их в формулу для расчета порогового напряжения n-канального КМОП-транзистора и получаем его значение.
Расчет порогового напряжения
p
-канального КМОП-транзистора.
- потенциал Ферми для p-канального КМОП-транзистора
- разность работ выхода электронов из затвора и полупроводника подложки p-канального КМОП-транзистора:
- потенциал Ферми для затвора p-канального КМОП-транзистора;
- потенциал Ферми для подложки p-канального КМОП-транзистора;
Пороговое напряжение p-канального КМОП-транзистора.
Емкости p-n-переходов исток-подложка и сток-подложка:
S pn
- площадь р-n перехода (т.е. площадь донной части перехода сток-подложка и исток-подложка)
W
n
=10min=50 мкм - для n-канального КМОП транзистора
W
p
= 150 мкм - для р-канального КМОП транзистора,
концентрация внедренных в канал n-канального КМОП-транзистора ионов.
концентрация внедренных в канал p-канального КМОП-транзистора ионов.
(в программе P-Spice С СП
= CBD и С ИП
= CBS)
Рассчитаем емкости p-n-переходов n-канального КМОП-транзистора:
Рассчитаем емкость p-n переходов p-канального КМОП-транзистора:
Величины перекрытий затвор-сток и затвор-исток одинаковы и равны d пер
= 0,1мкм
,
поэтому соответствующие емкости будут одинаковы. Их можно вычислить по формуле:
где удельная емкость подзатворного диэлектрика
W n
= 50 мкм
- длина области перекрытия (ширина канала) для n-канального КМОП транзистора;
W p
= 150 мкм -
длина области перекрытия (ширина канала) для р-канального КМОП транзистора;
(в программе P-Spice С ЗС
= CGDO и C ИЗ
=CGSO).
Емкость перекрытия каналов n-канального КМОП-транзистора:
Емкость перекрытия каналов p-канального КМОП-транзистора:
Эти удельные емкости перекрытия между затвором и подложкой на длину перекрытия (в P-Spice CGBO) не оказывают на работу схемы значительного влияния и поэтому ими можно пренебречь:
Суммарная емкость – это алгебраическая сумма всех емкостей схемы (емкости двух n-канальных транзисторов + емкости двух p-канальных транзисторов + нагрузочная емкость).
С нагр
– нагрузочная емкость, подключается к выходу схемы.
(в программе P-Spice С нагр
=С
load
).
5. Расчет с помощью программы
P
-
Spice
Обозначим элементы схемы и пронумеруем узлы:
.model nm nmos (W=50u L=10u Vto=1.02 level=1 kp=35.4u)
.model pm pmos (W=150u L=10u Vto= -0.97 level=1 kp=11.8u)
Из полученной передаточной характеристики имеем следующие значения величин:
- помехоустойчивость по положительной помехе:
- помехоустойчивость по отрицательной помехе:
90% - общая помехоустойчивость (в процентах от Е пит
)
Vin1 1 0 pulse(0 5 100n 83.4n 83.4n 200n 566.8n)
.model nm nmos (W=50u L=10u Vto=1.02 level=1 kp=35.4 u CBD=41f
+CBS=41f CGSO=3,54f CGDO=3,54f CGBO=0 Tox=50n UO=600 LD=0.1um)
.model pm pmos (W=150u L=10u Vto= -0.97 level=1 kp=11.8 u CBD=117f
+CBS=117f CGSO=10.62f CGDO=10,62f CGBO=0 Tox=50n UO=200 LD=0.1um)
Из полученной передаточной характеристики имеем следующие значения величин:
41.61 нс 61,13 нс 41,58 нс 51,52 нс
Статическая и динамическая мощности, потребляемые схемой
Статическая мощность определяется выражением:
, - входные токи потребления (при напряжениях на входе и соответственно).
Входные напряжения подаются на затворы транзисторов. Через затворы токи течь не могут, т.к. между затвором (проводником) и каналом лежит диэлектрик, поэтому:
Тогда статическая мощность будет равна:
Динамическая мощность определяется выражением:
Тогда динамическая мощность будет равна:
7. Сравнение с аналогами, выпускаемыми в промышленности.
Для сравнения возьмем интегральную схему К564ЛА7:
Номинальная рабочая температура t 0
Максимальный уровень положительной помехи
Среднее время задержки t ЗД
, нc при емкости нагрузки С нагр
=50 пФ
Максимальная входная частота f П
, МГц
В данной курсовой работе была спроектирована схема логического элемента ИЛИ-НЕ на комплементарных МОП-транзисторах. Промышленный аналог данного элемента К564ЛЕ5. Спроектированная схема обладает лучшей помехозащищенностью, но способна работать на меньшей частоте.
Название: работа на тему «Расчет характеристик кмоп транзистрора» по дисциплине «Электроника» Вариант 7 4
Раздел: Остальные рефераты
Тип: реферат
Добавлен 15:04:19 12 сентября 2011 Похожие работы
Просмотров: 167
Комментариев: 12
Оценило: 0 человек
Средний балл: 0
Оценка: неизвестно Скачать
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Реферат: работа на тему «Расчет характеристик кмоп транзистрора» по дисциплине «Электроника» Вариант 7 4
Реферат: Место и роль конкуренции в рыночной экономике
Дипломная Архангельск
Настоящее Время Сочинение
Финансовый Анализ Предприятия Пример Курсовая
Контрольная работа по теме Нормативный и позаказный методы учета затрат
Курсовая работа: Порівняльний аналіз ефективності та складності алгоритмів сортування файлів і послідовностей
Реферат: Средние величины и показатели вариации 2
Реферат: Особливості використання фізичних вправ при сколіозі
Что Такое Память Сочинение Рассуждение 15.3
Сочинение На Тему Недоросль 8 Класс Краткое
Реферат: Организация групп крестьянских фермерских хозяйств и устройство КФХ Толмачевский
Сочинение Егэ Примеры Откуда
Реферат по теме Вторая война в Заливе
Рассказ Дипломной Работы
Контрольные Работы По Истории России 7
Реферат: Анализ платежеспособности и финансовой устойчивости с.х. предприятий
Итоговая Контрольная Работа По Родному
Контрольная работа по теме Стратегия ценообразования в маркетинге
Контрольная работа: Автоматизація бізнес-процесів в середовищі Microsoft Project-2007
Дневник Практики Юзгу
Контрольная работа: Мифология и литература
Реферат: Современные психологические теории личности
Контрольная работа: Задачи по физике