Вход

Расчетная работа. КМОП схема И-НЕ

Реферат по радиоэлектронике
Дата добавления: 30 мая 2006
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 196 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу




Министерство образования РФ.

Московский Государственный Институт

Электроники и Математики

(Технический университет).

Факультет АВТ






Курсовая работа


По дисциплине


Электроника


на тему


«Расчет схемы И-НЕ на КМОП транзисторах»

Вариант №59




Преподаватель:

Выполнила:

Студентка группы С-43

Бондарева А.В.












Москва, 2004 год.










Задание на курсовую работу

  1. Описать принцип работы схемы.

  2. Выбрать и описать технологию изготовления схемы.

  3. Нарисовать топологию и разрез схемы.

  4. Рассчитать параметры элементов схемы.

  5. С помощью программы P-Spice рассчитать:

а) передаточную характеристику схемы;

б) переходную характеристику схемы;

в) статическую и динамическую мощности, потребляемые схемой.

  1. Нарисовать топологию всей схемы.

  1. Сравнить с аналогами, выпускаемыми промышленностью.



















































Дано

КМОП схема И-Не.

Минимальный размер 3 мкм, толщина окисла 50 нм.




























































Принцип работы схемы

Пусть p-канальный МОП транзистор, подключенный к входу 1, будет T2, а к входу 2 – Т2. Тогда n-канальный транзистор, подключенный к входу 1 – T1, а к входу 2 – Т1.

P-канальные транзисторы Т2 и Т2 включены параллельно, следовательно, при подаче на затвор только одного из них высокого потенциала U1 другой будет открыт и на выходе будет напряжение отличное от напряжения питания. Если подать на затворы обоих транзисторов высокий потенциал, то оба транзистора будут закрыты.

N-канальные транзисторы T1 и Т1 включены последовательно, следовательно, при подаче на затвор одного из них низкого потенциала об транзистора будут закрыты, и откроются они лишь при подаче высокого потенциала на оба затвора.


Таким образом, при подаче на вход 1 или вход 2 (или на оба) низкого потенциала, по крайней мере один p-канальный транзистор будет открыт, а один n-канальный транзистор будет закрыт, следовательно, на выходе получаем напряжение отличное от напряжения питания. И только при подаче на оба входа высокого напряжения оба p-канальных транзистора будут закрыты, а два n-канальных транзистора открыты, следовательно, на выходе получим напряжение = 0.


Вход 1

Вход 2

Выход

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0















































Расчет параметров.

Для n-канального транзистора.

Uпор=Usi+Uox-Uss-Uw


Usi=ln, где Nак=3,6*1016см-3

Usi=(2*0,025/1,6*10-19)ln(3,6*1016/1,5*1016)=0,76 (В)


Uox=, где Сох=(0Si02/xd)

xd – толщина подзатворного диэлектрика

Сох=(8,85*10-14*4/0,5*10-15)=7,08 (), тогда

Uox=(2*8,85*10-14*12*1,6*10-19*3,5*10-16*0,38 /7,08*10-18)=1,34 (В), т.к.


Uox=(20SiO2gNак|2Фf| /Cox), а Фf – поверхностный потенциал хар-т искривления уровня Ферми Фf=Usi/2=0.38


Uss=Qss/Cox – падение напряжения на пов-ном заряде

Qss=1,4*10-8 () => Uss=0,24


Uw=(Wз-о-Wsi-o) – напряжение работы выхода

Wз-о(WSi0)=3,25В++Фf(з-о)(sio)

Фf(затвора Si)=0,025ln(1*10-19/1,5*10-10)=0,53

Wз-о(Si затвор)=3,25+0,55-0,53=3,27

Wsio(p подложка) = 3,25+0,55+0,38=4,18


Следовательно:

Uw=(1/1,6*10-19)(3,27-4,18) = -0,91


Uпор=1,34+0,76-0,2-0,91=0,99 (В)

Для p-канального транзистора.

(аналогично n-канальному)

Uпор=Usi+Uox-Uss+Uw

Usi=ln, где Nак=2*1016см-3

USi=-0,73(В)


Uox=Qвох=(2*8,85*10-14*12*1,6*10-19*2*10-16* (-0,73) /7,08*10-18)=-0,99(В), т.к.


Uss=Qss/Cox=0,2 (В)

Uw=(Wз-о-Wsi-o)=1,02(В)

Фf=USi/2=-0,36

Wз-о=3,25+0,55+0,64=4,45, т.к. Фf(затвора)=0,025ln(1*10-21/1,5*10-10)=0,64 (В)

Wsio= 3,25+0,55-0,366=3,43


Uпор=-0,99-0,73-0,2+1,02=-0,9(В)


Расчет крутизн

K=

Для n-канального

Для p-канального

M=500см2В-1с-1

М=200 см2В-1с-1

K=(500*7,08*10-8*24)/7

K=(200*7,08*10-8*60)/7

K=212,4 мкА/В2

K=212,4 мкА/В2



Расчет емкостей

Т.к. Kn=Kp => ==>

, т.к. Mns=500 см2В-1с-1, а Mps=200 см2В-1с-1, то пусть

Wn=24 мкм => Wp=Wn*


Сзи=Сзс=CoxdперW

Cзп=CoxLW(/(+1))

Cип=Ссп/Wp/n=0SiSp/n/Wp/n

­

Wp/n=20SiUp/n/gNподл

Sp/n=W*x+xj(2w+2x)+4xj2=Wx+xj(W+x)+2xxj2, где

  • L – длина канала, L=Lзатвора-2dпер=7-2*1=5 мкм

  • dпер-перекрытие затвором области стока (истока)

  • Глубина залегания карманов hi=6 мкм

  • Глубина залегания областей стоков и истоков xj=1,2 мкм

  • Глубина залегания изолирующего слоя hd=2,5 мкм

  • Ширина изолирующего слоя Wd=20 мкм

  • Длина области стока (истока) X=3*min=9 мкм

Для n-канального

Для p-канального

Сзи=Сзс=7,08*10-10*1*10-4*24*10-4=16,992*10-15 ф

Сзи=Сзс=7,08*10-10*1*10-4*60*10-4=4,248*10-14 ф

Сзп=7,08*10-8*5*10-4*24*10-4(0,24/(0,24+1))= =14,16*10-15 ф

Сзп=7,08*10-8*5*10-4*60*10-4(0,21/(0,21+1))= =3,54*10-14 ф


Wp/n=2*8,8510-1212*1*10-6/1,6*10-19*3,5*1016= =1,948*10-8 м2


Wp/n=2*8,8510-1212*1*10-6/1,6*10-19*2*1016= =2,576*10-8 м2

Sp/n=24*10-6*9*10-6+*1,2*10-6(24*10-6+9*10-6)+ +2(1,2*10-6) 2=3,49*10-10 м2

Sp/n=60*10-6*9*10-6+*1,2*10-6(60*10-6+9*10-6)+ +2(1,2*10-6) 2=8,09*10-10 м2

Сип=Ссп=(8,85*10-12*12*3,49*10-10)/(1,948*10-8)= =1,9*10-14 ф

Сип=Ссп=(8,85*10-12*12*8,09*10-10)/(2,576*10-8)= =3,34*10-14 ф


Коэффициент влияния подложки

=2g0siNa *

Uлог1=Eпит=10В

Для n-канального

Для p-канального


=2*1,6*10-9*8,85*10-14*12*3,5*1016*((10+2*0,38– -2*0,38)/7,08*10*10-8)=0,24


=2*1,6*10-9*8,85*10-14*12*2*1016 *((10+2*(-0,366)–-2*0,38)/7,08*10*10-8)=0,21


Расчет ВАХ


Входная характеристика:

Выходная характеристика

Ic=k(Uz-Uпор)2/2(1+)

Ic(Usi)


Триодная область до Uотс

Пентодная область после Uотс

Ic=k[(Uz-Uпор)*Us-((1+)*Uc2)/2]

Ic=k(Uz-Uпор)2/2(1+)


Uотс=(Uz-Uпор)/1+

© Рефератбанк, 2002 - 2017