Проектирование специализированных СБИС. Рындин Е.А. - 63 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

65
Рассмотрим принцип функционирования СМОП-инвертора, у которого
затворы соединены. При подаче напряжения питания U
П
между истоками n-
канального и р-канального транзисторов р-n-переход “подложка- р-слой” бу-
дет смещен в прямом направлении. В основании столбика будут находиться
подвижные носители обоих знаков: основные носители - дырки и неосновные
- электроны. Затвор управляет распределением носителей вдоль поверхности
столбика таким образом, что при низком уровне U
З
≈ 0 поверхность полупро-
водника обогащена дырками, а при высоком потенциале U
З
≈ U
П
- электрона-
ми. В результате при U
З
≈ 0 дырки, заполняющие канал, устанавливают на
стоке высокий уровень напряжения U
С
≈ U
П
, а при U
З
≈ U
П
электроны, двига-
ясь по каналу, устанавливают на стоке низкий уровень U
С
≈ 0. Таким образом,
СМОП-транзистор с кольцевым затвором работает как инвертор.
Работоспособность СМОП-элемента определяется не только пороговым
напряжением, но также и геометрическими размерами столбика, уровнем его
легирования, диффузионной длиной неосновных носителей. Необходимые
условия - ограничение сверху толщины столбика глубиной области обеднения
и ограничение его высоты снизу длиной распространения неосновных носите-
лей. Величина порогового напряжения должна составлять доли напряжения
питания. Первое и последнее условие достаточно просто выполняются при
низкой степени легирования столбика (π-область). Выполнение второго усло-
вия может быть облегчено выбором толщины и концентрации р-слоя.
Таким образом, в столбике СМОП-структуры с низкой степенью легиро-
вания при напряжении затвор-исток, меньшем порогового напряжения, обра-
зуется дырочный канал, а при большем - электронный. Поэтому вольт-
амперные характеристики (ВАХ) СМОП-структуры должны располагаться в
первом и четвертом квадрантах: р-канальный транзистор работает с вытекаю-
щими токами положительного направления, а n-канальный - с втекающими
(отрицательными) токами (рис. 42).
Рис. 41. СМОП-элемент

Страницы