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