- 10, мінімальний технологічний лінійний розмір на поверхні кремнію L хв=2 мкм, матеріал затвора - полікремній, N ss=0.
Для заданої марки кремнію по таблиці визначаємо концентрацію домішки в підкладці N sub p=1,2 ? 10 15 см - 3 і рухливості U 0 p=520 см 2 / (В? с), U 0 n=1120 см 2 / (В? с). [2]
Розрахунок ведеться з умови рівності напружень логічних рівнів по входу і виходу.
Геометричні розміри транзисторів практичні впливають на вихідні рівні" 0 і 1. У першому наближенні можна вважати, що
1 »E, а U 0» 0. (1)
Так як завадостійкість такої схеми максимальна, то визначаємо поріг n-канального транзистора (V n To) і поріг p-канального транзистора (| V p To |)
V To n =? U +=1,5 (В), V To p =? U -=- 1,5 (В) (2)
Максимальна завадостійкість досягається, коли U П=Е / 2, і S Н »S У, причому необхідно, щоб |? U + | + |? U - |? E. U П=5 В.
(3)
Так як А> 1, то довжину і ширину каналу розраховуємо за такими формулами:
де Lmin=2 мкм
Wmin=3 мкм
Розрахуємо різницю робіт виходу затвор-підкладка. Для цього необхідно обчислити потенціал рівня Фермі для підкладки і затвора:
(4)
Де
? F - потеціалу рівня Фермі;
k - постійна Больцмана, k=1,38? 10 - 23 Дж / К;
T - температура, T=300K;
q - заряд електрона, q=1,6? 10 - 19 Кл;
ni - власна концентрація носіїв, ni=1,45? 10 жовтня см - 3;
N - концентрація домішки в підкладці.
Потенціал рівня Фермі для підкладки і затвора:
Тоді різниця роботи виходу затвор-підкладка дорівнює:
За пороговому напрузі n-канального транзистора (Vton=0,5) і розрахованим рівням Фермі і qЗП визначаємо питому ємність Cox і товщину подзатворного діелектрика Tox:
(5)
(6)
Використовуючи розраховані довжину і ширину каналу з умови для максимальної помехозащищенности (U П=E / 2), розрахуємо крутизну керуючого і навантажувального транзистора:
(7)
(8)
Таким чином, ми знайшли всі параметри для n-канального транзистора. Тепер розрахуємо рівень легування підкладки (N sub) для p-канального транзистора. Розрахунок будемо проводити, вирішуючи транцендентное рівняння методом порозрядного наближення:
, (8)
У рівнянні рівень Фермі і різниця робіт виходу затвор-підкладка залежать від концентрації домішки. Вирішуючи це рівняння, отримуємо рівень легування в підкладці p-канального транзистора рівним N sub n=2.61 ? 10 15 см - 3.
3. Схемотехнічне моделювання
.1 Статичний аналіз
Використовуючи САПР Tanner, виконаємо статичний аналіз 2-входовий елемента «Искл-АБО». Електрична схема цього елемента, виконана в редакторі S-Edit САПР Tanner, зображена на малюнку 2.
Малюнок 2 - Схема для статичного аналізу
Побудуємо передавальну характеристику і...
