Modulacja długości kanału w MOSFET (projekt VLSI)

Terminologia:

  • IDS = current from drain to source lub drain-Source current
  • VDS = drain to source voltage
  • L = length of the channel

teraz dla idealnego przypadku, w obszarze nasycenia, IDS staje się niezależne od VDS, tzn. w obszarze nasycenia kanał jest odcięty na końcu odpływu, a dalsze zwiększenie VDS nie ma wpływu na kształt kanału.

ale w praktyce wzrost VDS wpływa na kanał. W obszarze nasycenia, gdy VDS wzrasta, punkt zaciskania kanału jest przesunięty nieco od drenu, w kierunku źródła, gdy pole elektronowe drenu „odpycha” go z powrotem. Region zmniejszania odchylenia wstecznego rozszerza się, a efektywna długość kanału zmniejsza się o ∆l dla wzrostu VDS.

w ten sposób kanał nie „dotyka” odpływu i nabiera asymetrycznego kształtu, który jest cieńszy na końcu odpływu. Zjawisko to znane jest jako modulacja długości kanału.

modulacja długości kanału w mosfet

tak więc modulację długości kanału można zdefiniować jako zmianę lub zmniejszenie długości kanału (L) w wyniku wzrostu napięcia odpływu do źródła (VDS) w obszarze nasycenia.

W dużych urządzeniach efekt ten jest znikomy, ale dla urządzeń krótszych ∆L/L staje się ważne. Również w obszarze nasycenia ze względu na modulację długości kanału, IDS wzrasta wraz ze wzrostem VDS, a także wzrasta wraz ze spadkiem długości kanału L.

krzywa napięcie-prąd nie jest już płaska w tym regionie.

prąd spustowy z modulacją długości kanału jest podawany przez:

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

DERYWACJA:

wyprowadzenie modulacji długości kanału

aby uwzględnić zależność ID od VDS w obszarze nasycenia, zastąp L przez L – ∆L. wiemy, że w obszarze nasycenia drenaż do prądu źródłowego (IDS = ID) jest podany przez:

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

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

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

zakładając  {\frac{\triangle L} {L} 1}

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

ponieważ ∆l wzrasta wraz ze wzrostem VDS

{\Trójkąt L \ propto V_{DS}}

lub

{\Trójkąt L = \ lambda^ { '} V_{DS}}

gdzie,  {\lambda^{ '}} = parametr technologii procesu z jednostką µm / V.

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

dlatego,

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

gdzie,

{\frac {\lambda^{ ' }} {L} = \ lambda} = parametr technologii procesu z jednostką V-1

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

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.