Проектирование специализированных СБИС. Рындин Е.А. - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

10
C
З
= ε
D
ε
0
WL/d, (2)
где ε
D
- диэлектрическая прони-
цаемость диэлектрика; ε
0
- элек-
трическая постоянная; W - шири-
на канала (см. рис. 6).
Заряд Q, переносимый за
время пролета, и ток стока I
С
определяются соотношениями
Q = - C
З
(U
ЗИ
- U
ПОР
) =
=(U
ЗИ
- U
ПОР
) ε
D
ε
0
WL/d,
|U
ЗИ
| ≥ |U
ПОР
|; (3)
I
C
= Q/τ = µε
D
ε
0
W/(Ld)(U
ЗИ
- U
ПОР
)U
СИ
, (4)
где U
ЗИ
- напряжение между затвором и истоком; U
ПОР
- пороговое напряже-
ние.
Мощность Р и энергия Pt переключения определяются следующим обра-
зом:
P = C
З
U
ЗИ
2
/(2τ), (5)
Pt = C
З
U
ЗИ
2
/2. (6)
Рассмотрим последствия уменьшения размеров транзистора в n раз (n>1):
L` = L/n; W` = W/n; d` = d/n, (7)
где L`, W`, d` - новые значения длины канала, ширины канала и толщины под-
затворного диэлектрика соответственно.
Во избежание пробоя диэлектрика затвора, напряженность поля при
уменьшении толщины диэлектрика должна остаться неизменной. Следова-
тельно, необходимо в n раз снизить напряжения
U
СИ
` = U
СИ
/n; U
ЗИ
` = U
ЗИ
/n. (8)
Из выражений (1) - (6) следует, что в результате пропорционального
уменьшения размеров и напряжений МДП-транзистора время пролета, ем-
кость затвора, сила тока, мощность и энергия переключения изменятся в соот-
ветствии со следующими соотношениями:
τ` = (L/n)
2
/(µU
СИ
/n) = [L
2
/(µU
СИ
)]/n = τ/n, (9)
C
З
` = ε
D
ε
0
(W/n)(L/n)/(d/n) = [ε
D
ε
0
WL/d]/n = C
З
/n, (10)
I
C
` = µε
D
ε
0
(W/n)/(Ld/n
2
)(U
ЗИ
- U
ПОР
)U
СИ
/n
2
= I
C
/n, (11)
P` = (C
З
/n)(U
2
/n
2
)/(2τ/n) = P/n
2
, (12)
Pt` = (C
З
/n)(U
2
/n
2
)/2 = Pt/n
3
. (13)
Из приведенных выражений видно, что пропорциональное сокращение
размеров МДП-транзисторов, которое принято называть масштабированием,
приводит к улучшению их характеристик. Особенно это касается энергии
переключения, которая уменьшается в n
3
раз и является комплексной характе-
Рис. 6. МДП-транзистор с n-каналом

Страницы