INF3400 Del Repetisjon Transistor modell

Transistor tverrsnitt: nMOS transistor pMOS transistor

Akkumulasjon, deplesjon og inversjon Av: Akkumulasjon: Deplesjon: Inversjon:

Enkel beskrivelse av MOS transistor Av: På: Lineært område Metning Lineært område: Lineært område

Enkel MOS transistor modell 1.AV (cut off): V gs < V t, som betyr at gate source spenningen ikke er tilstrekkelig til at det blir dannet kanal. I ds = 0. 2.PÅ, lineært område: V gs > V t og 0 < V ds < V gs –V t, 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.

INF3400 Grunnleggende digital CMOS Enkel transistor modell: Ved kanal, vil gjennomsnittelig spenning over gate kapasitansen være: Gate kapasitansen er avhengig av arealet (kanalen), tykkelsen på det isolerende laget t ox og permitiviteten til det isolerende laget:

INF3400 Grunnleggende digital CMOS Gjennomsnittelig hastighet til ladningsbærere i kanalen vil bli bestemt av det elektriske feltet E over kanalen og ladningsbærernes mobilitet  : Det elektriske feltet er avhengig av spenningen over kanalen V ds og kanalens lengde L: Tiden det tar for en ladningsbærer å krysse kanalen er gitt av kanalens lengde og ladningsbærernes hastighet: Strøm mellom drain og source kan uttrykkes som den totale mengde ladning i kanalen dividert på tiden som behøves for å krysse kanalen:

INF3400 Grunnleggende digital CMOS I det lineære området kan vi modellere strømmen tilsvarende en motstand: Vi ser først på konduktans: Dette gir modell for motstand: Som kan forenkles til:

INF3400 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 kan finne gjennomsnittelig spenningen over kapasitansen i metning ved å erstatte V ds med V dsat : Vi setter inn for V gc og V ds = V dsat i transistor modellen:

INF3400 Grunnleggende digital CMOS Transistormodellen:

pMOS transistormodell: Source Drain

I-V karakteristikker

Kanalforkortning (kanallengdemodulasjon) Liten V gd (som indirekte gir stor V ds ) betyr at det ikke dannes kanal ved drain siden. En høy drain spenning vil skyve kanalen mot source siden: Den effektive kanallengden vil bli mindre enn nominell (tegnet) lengde: Dette betyr at strømmen vil stige for økende V ds i metning og kan modelleres som:

Body effekt Modell: der:

Gatekapasitans detaljer Ubiasert gatekapasitans: Overlappskapasitanser (statiske): Operasjonsområde AV: Operasjonsområde LINEÆR: Operasjonsområde METNING: Gatekapasitans:

Diffusjonskapasitans detaljer Diffusjonskapasitans source: der:

Hastighetsmetning Hastigheten til ladningsbærere: der: Transistormodeller: AV LINEÆR METNING Metningsspenning AV LINEÆR METNING