Modulación de longitud de canal en MOSFET (Diseño VLSI)

Terminología:

  • IDS = corriente del desagüe a la fuente O corriente de la fuente de desagüe
  • VDS = voltaje del desagüe a la fuente
  • L = longitud del canal

Ahora, para el caso ideal, en la región de saturación, IDS se independiza de VDS, es decir, en la región de saturación, el canal se corta en el extremo del desagüe y un aumento adicional en VDS no tiene efecto en la forma del canal.

Pero en la práctica, el aumento de VDS afecta al canal. En la región de saturación, cuando aumenta el VDS, el punto de pellizco del canal se aleja ligeramente del drenaje hacia la fuente a medida que el campo de electrones del drenaje lo «empuja» hacia atrás. La región de agotamiento de sesgo inverso se ensancha y la longitud efectiva del canal disminuye en una cantidad de L L para un aumento de VDS.

Por lo tanto, el canal ya no «toca» el desagüe y adquiere una forma asimétrica que es más delgada en el extremo del desagüe. Este fenómeno se conoce como modulación de longitud de canal.

Modulación de longitud de canal en mosfet

Por lo tanto, la modulación de la longitud del canal se puede definir como el cambio o la reducción de la longitud del canal (L) debido al aumento del voltaje de drenaje a fuente (VDS) en la región de saturación.

En dispositivos grandes, este efecto es insignificante, pero para dispositivos más cortos L L / L se vuelve importante. También en la región de saturación debido a la modulación de la longitud del canal, el IDS aumenta con el aumento de VDS y también aumenta con la disminución de la longitud del canal L.

La curva de tensión-corriente ya no es plana en esta región.

La corriente de drenaje con modulación de longitud de canal viene dada por:

\en caja{I_ {DS} = I_{D} = I_{Dsat}(1 + \lambda V_{DS})}

DERIVACIÓN:

derivación de modulación de longitud de canal

Para tener en cuenta la dependencia de ID de VDS en la región de saturación, reemplace L por L-L L. Sabemos que en la región de saturación, el drenaje a la corriente de origen (IDS = ID) viene dado por:

{I_{D} = \frac{kW}{2L}(V_{SG} - V_{t})^{2}}

{I_{D} = \left(\frac{k}{2}\right)\left(\frac{W}{L-\triángulo L}\right)(V_{SG} - V_{t})^{2}}

{I_{D} = \left(\frac{k}{2L}\derecho)\left(\frac{W}{1- \frac{\triángulo L}{L}}\right)(V_{SG} - V_{t})^{2}}

Suponiendo {\frac{\triángulo L}{L} 1}

{I_{D} =\left(\frac{kW}{2L}\derecho)\left({1+\frac{\triángulo L}{L}}\right)(V_{SG} - V_{t})^{2}}

Como ∆L aumenta con el aumento de VDS

{\triángulo de L\propto V_{DS}}

O

{\triángulo L = \ lambda^ { '} V_ {DS}}

donde,  {\lambda^{ '}} = parámetro de tecnología de proceso con unidad µm / V.

{I_{D} = \left (\frac{kW}{2L}\right)\left ({1 + \frac {\lambda^{ '} V_ {DS}} {L}}\right) (V_ {GS} - V_{t})^{2}}

por lo tanto,

\en caja{I_ {DS} = I_{D} = I_{Dsat}(1 + \lambda V_{DS})}

donde,

{\frac {\lambda^{ ' }} {L} = \ lambda} = parámetro de tecnología de proceso con unidad V-1

{I_{Dsat} = \left (\frac {kW} {2L}\right) (V_{GS} - V_{t})^{2}}

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