Ψηφιακή Σχεδίαση με CAD II

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ß -ß ßß Τμήμα Μηχανικών - Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Ψηφιακή Σχεδίαση με CAD II ONOMA: ΔΙΑΜΑΝΤΑΚΗ ΜΑΡΙΑ ΑΕΜ : 1434 ΕΤΟΣ : 3 ο - ß #

nmos - TSMC 0.35μm - 3.3V - 27 o C *nmos transistor I-V characteristics (TSMC 0.35U, Vdd 3.3, Temp 27) M1 2 1 0 0 NMOS W=1u L=0.35u.INC "tsmc035.sp".temp 27.DC Vds 0 3.3 0.05 Vgs 0 3.3 0.3 V T = 0.5445549V, V DS = V GS -V T (V GS = 0, 0.3,, 3.3V) -1-

pmos - TSMC 0.35μm - 3.3V - 27 o C *pmos transistor I-V characteristics (TSMC 0.35U, Vdd 3.3, Temp 27) M1 2 1 0 0 PMOS W=1u L=0.35u.INC "tsmc035.sp".temp 27.DC Vds -3.3 0 0.05 Vgs -3.3 0 0.3 V T = -0.7140674V, V DS = V GS -V T (V GS = -3.3,, -0.3, 0V) -7-

Ερώτημα (α) Οι περιοχές λειτουργίας των τρανζίστορ φαίνονται στα σχήματα. -για τα τρανζίστορ nmos όπως βλέπουμε πάνω στις χαρακτηριστικές έχουμε: >γραμμική περιοχή(lin) είναι αριστερά της καμπύλης >περιοχή κόρου(sat) είναι δεξιά της καμπύλης >περιοχή OFF είναι το σημείο όπου δεν περνάει καθόλου ρεύμα(i=0) -για τα τρανζίστορ pmos όπως βλέπουμε πάνω στις χαρακτηριστικές έχουμε: >γραμμική περιοχή(lin) είναι δεξιά της καμπύλης >περιοχή κόρου(sat) είναι αριστερά της καμπύλης >περιοχή OFF είναι το σημείο όπου δεν περνάει καθόλου ρεύμα(i=0) *Στο σημείο που γίνεται η αλλαγή απο LIN σε SAT έχουμε VGS-VT Ερώτημα (β) Από τις γραφικές παραστάσεις (σε όλες τις καταστάσεις των τρανζίστορ) παρατηρώ ότι όσο πιο μικρό είναι το μήκος του καναλιού που δημιουργείται, τόσο περισσότερο ρεύμα περνάει από το τρανζίστορ. Για παράδειγμα, ένα nmos transistor 0.35μm σε θερμοκρασία δωματίου για V DS =1.8V διαρρέεται από ρεύμα I=175μA. Αντίστοιχα ενα nmos transistor 0.25μm (δηλαδή με μικρότερο μήκος καναλιού από τον κατασκευαστή) σε θερμοκρασία δωματίου για V DS =1.8V διαρρέεται από ρεύμα I=310μA. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει, όπως φαίνεται στις γραφικές παραστάσεις, και για θερμοκρασία 70 ο C. Επίσης, το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται και στα pmos transistor. Το συμπέρασμα είναι πως για μικρότερο κατασκευαστικό μήκος τρανζίστορ (άρα μικρότερο μήκος καναλιού), το τρανζίστορ διαρρέεται απο περισσότερο ρεύμα. Ακόμη, παρατηρώ πως τα τρανζίστορ διαρρέονται από περισσότερο ρεύμα όταν βρίσκονται στην κορεσμένη περιοχή (saturation region), παρά όταν βρίσκονται στη γραμμική (linear region). Επίσης, ο ρυθμός με τον οποίο αυξάνεται είναι μικρότερος, αλλά το ρεύμα που τα διαρρέει είναι περισσότερο. Συνεπώς, στην κορεσμένη περιοχή το ρεύμα αυξάνεται γραμμικά, ενώ αναμενόταν σταθερό. -13-

Ερώτημα (γ) Κορεσμό ταχύτητας φορέων παρουσιάζουν τα nmos τρανζίστορ. Αυτό φαίνεται στο ότι η συνολική αύξηση του ρεύματος τείνει να είναι γραμμική, ενώ αναμενόταν τετραγωνική.ενώ στα pmos transistor παρατηρείται τετραγωνική αύξηση του ρεύματος. -14-