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




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