Переходная характеристика схемы

Емкости р-п переходов.

 

Емкости p-n-переходов исток-подложка и сток-подложка:

S_pn - площадь р-n перехода (т.е. площадь донной части перехода сток-подложка и исток-подложка)

 

L = 10 мкм,

W_n = 100 мкм,

W_p = 200 мкм,

x_j = 1 мкм.

, где ;

концентрация внедренных в канал n-канального КМОП транзистора ионов.

концентрация внедренных в канал p-канального КМОП транзистора ионов.

(в программе PSpice С_СП = CBD и С_ИП = CBS).

 

Рассчитаем емкости p-n-переходов n-канального КМОП транзистора:

 

Рассчитаем емкость p-n переходов p-канального КМОП транзистора:

Емкости перекрытия каналов.

Величины перекрытий затвор-сток и затвор-исток одинаковы и равны

d_пер = 0,1мкм, поэтому соответствующие емкости будут одинаковы.

Их можно вычислить по формуле:

где удельная емкость подзатворного диэлектрика

W_n = 100 мкм - длина области перекрытия (ширина канала) для n-канального КМОП транзистора;

W_p = 200 мкм - длина области перекрытия (ширина канала) для р-канального КМОП транзистора;

 

(в программе PSpice С_ЗС = CGDO и C_ИЗ=CGSO).

 

 

Емкость перекрытия каналов n-канального КМОП транзистора:

 

Емкость перекрытия каналов p-канального КМОП транзистора:

 

 

Емкости под затворами.

 

Эти удельные емкости перекрытия между затвором и подложкой на длину перекрытия (в P-Spice CGBO) не оказывают на работу схемы значительного влияния и поэтому ими можно пренебречь:

Суммарная емкость.

 

Суммарная емкость – это алгебраическая сумма всех емкостей схемы (емкости двух n-канальных транзисторов + емкости двух p-канальных транзисторов + нагрузочная емкость).

С_нагр – нагрузочная емкость, подключается к выходу схемы (в динамике).

С_нагр=50 пФ. (в программе P-Spice С_нагр = Cload).

Статическая и динамическая мощности, потребляемые схемой.

 

Статическая мощность определяется выражением:

, - входные токи потребления (при напряжениях на входе и соответственно).

 

Входные напряжения подаются на затворы транзисторов. Через затворы токи течь не могут, т.к. между затвором (проводником) и каналом лежит диэлектрик, поэтому

Тогда статическая мощность будет равна:

 

Динамическая мощность определяется выражением:

T =460нс

- частота переключения

- суммарная емкость схемы

 

Тогда динамическая мощность будет равна:

Расчет с помощью программы P-Spice.

Передаточная характеристика схемы

 

 

Kurs_46

VDC 1 0 5V

Vin1 3 0 0V

Vin2 4 0 5V

Mn1 2 3 5 0 nch

Mn2 5 4 0 0 nch

.model nch nmos(W=100u L=10u Vto=1V level=1 kp=28.32u)

Mp1 1 3 2 1 pch

Mp2 1 4 2 1 pch

.model pch pmos(W=200u L=10u Vto=-0.852V level=1 kp=14.16u)

.dc Vin1 0 5 0.01

.probe

.end

 

Порог переключения.

U⁰_П=1

U¹_П=2,65

U_П=73%

Переходная характеристика схемы

 

 

Kurs_46_2

VDC 1 0 5V

Vin1 3 0 pulse(0 5 10n 50n 50n 180n 460n)

Vin2 4 0 5V

C1 2 0 10p

Mn1 2 3 5 0 nch

Mn2 5 4 0 0 nch

.model nch nmos(W=100u L=10u Vto=1V level=1 kp=28.32u CBD=2.492E-13

+CBS=2.492E-13 CGSO=7.08E-15 CGDO=7.08E-15 Tox=50n LD=0.1um UO=400)

Mp1 1 3 2 1 pch

Mp2 1 4 2 1 pch

.model pch pmos(W=200u L=10u Vto=-0.852V level=1 kp=14.16u CBD=1.556E-13

+CBS=1.556E-13 CGSO=1.416E-14 CGDO=1.416E-14 Tox=50n LD=0.1um UO=200)

.tran 10p 0.6u

.probe

.end

 

По полученным характеристикам находим временные интервалы:

Топология схемы