Electrónica para Sistemas Industriales (EIS)
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MOS IMOS IСС 11
Electrónica para Electrónica para Sistemas Industriales Sistemas Industriales (EIS)(EIS)
Circuitos Integrados Circuitos Integrados MOSMOS
Slavka TsanovaTihomir Takov
Octubre 2012
MOS IMOS IСС 22
¿Qué es un transistor MOS?¿Qué es un transistor MOS?
VGS VT
RonS D
Interruptor!
|VGS|
transistor MOS
MOS IMOS IСС 33
Transistor MOSTransistor MOS
Polysilicon Aluminum
MOS IMOS IСС 44
Voltaje umbral Voltaje umbral
n+n+
p-substrate
DSG
B
VGS
+
-
Depletion
Region
n-channel Zona empobrecida
Canal n
Sustrato p
MOS IMOS IСС 55
0 0.5 1 1.5 2 2.50
1
2
3
4
5
6x 10
-4
VDS (V)
I D (
A)
VGS= 2.5 V
VGS= 2.0 V
VGS= 1.5 V
VGS= 1.0 V
Lineal Saturación
VDS = VGS - VT
Curva característica Voltio-Amperio de un Curva característica Voltio-Amperio de un transistor “clásico”transistor “clásico”
Dependencia cuadrática
MOS IMOS IСС 66
Transistor en modo lineal Transistor en modo lineal
n+n+
p-substrate
D
SG
B
VGS
xL
V(x) +–
VDS
ID
MOS transistor and its bias conditions
MOS IMOS IСС 77
n+n+
S
G
VGS
D
VDS > VGS - VT
VGS - VT+-
Pinch-off
Transistor en saturaciónTransistor en saturación
Zona de pinch-off , o estrangulamiento del canal
MOS IMOS IСС 88
Dependencia lineal
-4
VDS (V)0 0.5 1 1.5 2 2.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5x 10
I D (
A)
VGS= 2.5 V
VGS= 2.0 V
VGS= 1.5 V
VGS= 1.0 V
Saturación temprana
Curva característica Voltio-Amperio de Curva característica Voltio-Amperio de un transistor “microscópico”un transistor “microscópico”
MOS IMOS IСС 99
Saturación de la movilidad Saturación de la movilidad
(V/µm)c = 1.5
n
(m/s
)
sat = 105
Movilidad constante (pendiente = µ)
Velocidad constante
MOS IMOS IСС 1010
PerspectivasPerspectivas
IDTransistor con un canal largo
Transistor con un canal corto
VDSVDSAT VGS - VT
VGS = VDD
MOS IMOS IСС 1111
IIDD = f(V = f(VGSGS))
0 0.5 1 1.5 2 2.50
1
2
3
4
5
6x 10
-4
VGS (V)
I D (
A)
0 0.5 1 1.5 2 2.50
0.5
1
1.5
2
2.5x 10
-4
VGS (V)
I D (
A)
cuadrático
cuadrático
lineal
Canal largo Canal corto
MOS IMOS IСС 1212
IIDD = f(V = f(VDSDS))
-4
VDS (V)0 0.5 1 1.5 2 2.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5x 10
I D (
A)
VGS= 2.5 V
VGS= 2.0 V
VGS= 1.5 V
VGS= 1.0 V
0 0.5 1 1.5 2 2.50
1
2
3
4
5
6x 10
-4
VDS (V)
I D (
A)
VGS= 2.5 V
VGS= 2.0 V
VGS= 1.5 V
VGS= 1.0 V
ResistivoSaturación
VDS = VGS - VT
Canal largo Canal corto
MOS IMOS IСС 1313
Transistor PMOSTransistor PMOS
-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0x 10
-4
VDS (V)
I D (
A)
VGS = -1.0V
VGS = -1.5V
VGS = -2.0V
VGS = -2.5V
MOS IMOS IСС 1414
El transistor como interruptorEl transistor como interruptor
VGS VT
RonS D
ID
VDS
VGS = VD D
VDD/2 VDD
R0
Rmid
ID
VDS
VGS = VD D
VDD/2 VDD
R0
Rmid
MOS IMOS IСС 1515
Modo dinámico de un transistor MOSModo dinámico de un transistor MOS
DS
G
B
CGDCGS
CSB CDBCGB
MOS IMOS IСС 1616
Capacidad de la compuertaCapacidad de la compuerta
tox
n+ n+
Sección transversal
L
compuerta de óxido
xd xd
L d
Compuerta de óxido
Vista superior
Superposicióncompuerta-sustrato
Surtidor
n+
Drenador
n+W
MOS IMOS IСС 1717
Capacidad de la compuertaCapacidad de la compuerta
S D
G
CGC
S D
G
CGC
S D
G
CGC
Cut-off Resistive Saturation