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数字IC学习笔记(1)CMOS晶体管原理

一、物理材料

当以IV族元素(si等)作为基材,参与V族元素(AS)形成n-type,参入Ⅲ族元素(B)则形成p-type。

当n-type和p-type组合在一起生成一个PN结。

P端高压N端低压则可以导电

二、MOS Transistor

四个端口:gate,source,drain,body(substrate)(通常接GND)。

在nMOS中source和drain为n参杂,body为p参杂。

gate端给高压,source/drain给低压时,source和drain导通。

在pMOS中source和drain为p参杂,body为n参杂。

gate端给低压,source/drain给高压时,source和drain导通。

理想情况下gate只作为控制端,但在实际情况下会出现漏电流。

在设计中,nmos可视为开关,pmos可视为反向开关。

三、invert输入输出响应

可视为一个原因gate端控制输出端电容器的充放电过程。

电路跑得越快:

1.管道通过电流变大(导致面积变大,电容变大)

2.减少输出端电容

3.降低开启电压(增加功耗)

在实际设计中通过改变libraries控制速度和功耗的平衡。

Vdd80%以上判定为1,20%以下判定为0。

rising transition time延迟指从20%上升到80%所需的时间。

falling transition time下降沿延迟指从80%涨到20%所需时间。

四、影响delay(一个cell因素从输入的50%到输出的50%)(PVT):

Process:代工厂制造参数漂移

Voltage:电压越高,delay标称的10%内一般要求越少。

Temperature:PN结温越高,delay越大

PVT定义了漂移的最大范围corner

在ff(fast-fast) corner保证hold足够

在ss(slow-slow) corner要保证setup足够

标签: 足够晶体管导通

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