Díodo Quase sempre ocorrem como elementos parasitas em CIs digitais n

Apresentação em tema: "Díodo Quase sempre ocorrem como elementos parasitas em CIs digitais n"— Transcrição da apresentação:

1 Díodo Quase sempre ocorrem como elementos parasitas em CIs digitais n
B A SiO 2 Al símbolo Quase sempre ocorrem como elementos parasitas em CIs digitais

2 Região de deplecção

3 Corrente de um díodo

4 Díodo contra-polarizado
Modo dominante de operação

5 Modelos para análise manual

6 Capacidade de junção

7 Capacidade de difusão

8 Modelo de díodo

9 Parâmetros SPICE

10 Transístor MOS Polysilicon Aluminum

11 Conceito de Tensão de limiar

12 A tensão de limiar

13 Efeito de corpo

14 Característica de um transístor “tradicional”
0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5 6 x 10 -4 V DS (V) I D (A) VGS= 2.5 V VGS= 2.0 V VGS= 1.5 V VGS= 1.0 V Resistive Saturation VDS = VGS - VT Quadratic Relationship

15 Zona linear de funcionamento

16 Transístor em saturação
Pinch-off

17 Relação tensão-corrente (canal longo)

18 Modelo para análise manual

19 Relação tensão-corrente Dispositivos DSM
-4 V DS (V) 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 I D (A) VGS= 2.5 V VGS= 2.0 V VGS= 1.5 V VGS= 1.0 V Early Saturation Linear Relationship

20 Saturação de velocidade
n ( m / s ) u sat = 10 5 Constant velocity Constant mobility (slope = µ) x c = 1.5 x (V/µm)

21 Comparação I V Canal longo V = V Canal curto V V - V D DS GS DD DSAT

22 ID versus VGS linear quadratic quadratic Canal longo Canal curto 0.5 1
0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5 6 x 10 -4 V GS (V) I D (A) 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 -4 V GS (V) I D (A) linear quadratic quadratic Canal longo Canal curto

23 ID versus VDS Resistive Saturation VDS = VGS - VT Canal longo
0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5 6 x 10 -4 V DS (V) I D (A) VGS= 2.5 V VGS= 2.0 V VGS= 1.5 V VGS= 1.0 V Resistive Saturation VDS = VGS - VT -4 V DS (V) 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 I D (A) VGS= 2.5 V VGS= 2.0 V VGS= 1.5 V VGS= 1.0 V Canal longo Canal curto

24 Modelo unificado para análise manual
G B

25 Modelo simples versus SPICE
0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 -4 Velocity Saturated Linear Saturated VDSAT=VGT VDS=VDSAT VDS=VGT (A) I D V (V) DS

26 Transistor PMOS Todas as variáveis são negativas -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 x 10 -4 V DS (V) I D (A) VGS = -1.0V VGS = -1.5V VGS = -2.0V Todas as variáveis são negativas VGS = -2.5V

27 Modelo de transístor para análise manual

28 O transistor como um interruptor

29 Transístor como interruptor

30 Transístor como interruptor

31 Comportamento dinâmico do transístor

32 Capacidade da porta (gate)
x d L Porta de plosilício Vista de cima Gate-bulk overlap Fonte n + Dreno W t ox n + Vista de corte L Òxido de silício

33 Capacidade da porta – regimes de operação
Cut-off Resistive Saturation Regiões mais importantes para circuitos digitais: saturação e corte

34 Capacidade da porta Capacidade em função de VGS
(com VDS = 0) Capacidade em função do grau de saturação

35 Capacidade de difusão Channel-stop Parede lateral Fonte W N fundo x
j Canal L S Substrato

36 Capacidade de junção

37 Linearização da capacidade de junção
Substituir uma capacidade NÃO-LINEAR por uma capacidade equivalente LINEAR que desloque a mesma quantidade de carga para a variação de tensão de interesse

38 Capacidades de um processo CMOS 0.25 mm

39 O transístor sub-micrométrico
Variação de tensão de limiar Condução "sub-limiar" Resitências parasitas

40 Variação da tensão de limiar
limiar para VDS baixo limiar para canal longo VDS L Limiar como função do Abaixamento de barreira induzida pelo dreno comprimento (para VDS baixo) (para pequeno L)

41 Condução "sub-limiar" O declive inverso S S é DVGS para ID2/ID1 =10
0.5 1 1.5 2 2.5 10 -12 -10 -8 -6 -4 -2 V GS (V) I D (A) VT Linear Exponencial Quadrática O declive inverso S S é DVGS para ID2/ID1 =10 Valores típicos para S: mV/década

42 Corrente sub-limiar ID vs VGS
VDS de 0 a 0.5V

43 Corrente sub-limiar ID vs VDS
VGS de 0 to 0.3V

44 Regiões de operação do MOSFET
Inversão forte VGS > VT Linear (resistiva) VDS < VDSAT Saturado (corrente constante) VDS  VDSAT Inversão fraca (sub-limiar) VGS  VT Exponencial em VGS e dependência linear com VDS

45 Resistências parasitas