FEBRERO 2015 1

Calculo de VT para transitores NMOS con diferentelongitud de compuerta (L)

Luis A. Rodrguez, Instituto Nacional de Astrofsica Optica y Electronica (INAOE)

ResumenEl objeto de este trabajo es calcular el voltaje deumbral (VT ) de un arreglo de transistores de tecnologa CMOScon diferente longitud de compuerta (L) y ancho (W ) fijo, apartir de mediciones hechas en el laboratorio.

I. DESARROLLO

SE realizo la medicion de un arreglo de seis transisto-res de tecnologa CMOS con W = 10m y L =[0,35], [0,5], [1], [3], [5], y [10]m . Especficamente, se mi-dio ID en funcion de VGS con un barrido en VDS =[25], [50], [75], y [100]mV , de tal forma que el dispositivose encuentre en la region lineal (VDS < VGS VT ); enla Figura 1, solo se muestra la grafica del transistor deL = 0,35m. En seguida se compararon las graficas ID-VGS para un VDS = 50mV con diferente L, Figura 2. Porultimo, con los datos obtenidos y con un programa realizadoen IC-CAP se calculo VT para los seis transistores con distintaL y un VDS = 50mV , a traves del metodo de maximatransconductancia, Figura 1.

II. ANALISIS DE RESULTADOSEn la Figura 1 solo se ilustran las curvas de ID-VGS del

transistor de L = 0,35m para diferentes voltajes VDS . Enesta grafica se observa que un incremento en VGS , la corrienteID aumenta, ya que el numero de electrones se eleva en elcanal. Por otro lado, al incrementar VDS , ID de igual formacrecera hasta llegar a la region de saturacion (VDS > VGS VT ).

En la Figura 2 se graficaron las curvas de ID-VGS de losseis transistores para VDS = 50mV . De esta grafica puedeobservarse que un incremento en L, la corriente ID decrece;debido a que la resistencia del canal se incrementa, por lo quela pendiente de la curva ID-VGS disminuye.

Para la obtencion de VT , se realizo un programa en IC-CAP, el cual calculo la maxima transconductancia de cadauna de las curvas de la Figura 2; posteriormente se trazo unarecta tangente sobre el punto de maxima transconductancia,con proposito de identificar el cruce de la recta tangente en eleje de abscisas; finalmente, se obtuvo VT por medio de

VT = VGS 12VDS (1)

En la grafica de la Figura 3 se muestra VT para losseis transistores de diferente L y VDS = 50mV . De estagrafica se observa que mientras L crece, VT disminuye; estecomportamiento se debe a la presencia del efecto de canalcorto inverso. El cual es observado en tecnologas modernasde canal corto.

Figura 1: ID en funcion de VGS para diversos voltajes dedrenaje (VDS) con su respectiva transconductancia y rectatangente en el transitor de L = 0,35m.

Figura 2: ID en funcion de VGS de transistores NMOS deW = 10m y L variable para VDS = 50mV .

Figura 3: VT de transistores NMOS en funcion de la longitudde compuerta (L) para VDS = 50mV .