Drukuj ten rozdziałDrukuj ten rozdział

Podręcznik

6. Model tranzystora MOS dla symulacji komputerowej

6.2. Wyznaczanie parametrów elektrycznych

Wykorzystane w modelu zależności są przybliżone i dlatego nie jest możliwe dokładne obliczenie charakterystyk elektrycznych opierając się tylko na znajomości wymiarów i parametrów technologicznych struktury MOS. Z tego względu najważniejsze parametry elektryczne wyznacza się mierząc w odpowiednich warunkach charakterystyki przejściowe i wyjściową tranzystora:

 

Pomiar charakterystyki przejściowej w nasyceniu (przy zwarciu bramki z drenem – rys. 6.2) dla różnych wartości napięcia źródło-podłoże pozwala wyznaczyć VTO, KP i GAMMA.

 

Uzupelnij opis obrazka

Rys. 6.2 Określenie UTO, KP, GAMMA z charakterystyk przejściowych w nasyceniu

 

Procedura jest następująca:

  • UTO wyznacza przecięcie prostej aproksymującej wyniki pomiarów dla USB = 0 z osią napięciową na wykresie ID1/2 = f(UGS =UDS),
  • KP określa nachylenie charakterystyki; korzystając z (6.1) można zapisać analitycznie:

 

 

\sqrt{k"\frac{w}{L}}=\frac{\sqrt{2I_{D}}}{U_{GS}-U_{T}}\Rightarrow KP=\frac{L}{w}\cdot \frac{2I_{D}}{(U_{GS}-U_{T})^{2}},

    
  • GAMMA otrzymuje się porównując charakterystyki zmierzone dla różnej polaryzacji źródło-podłoże zgodnie ze wzorem (6.2):

 

 

GAMMA=\frac{U_{T}(U_{SB})-U_{T0}}{\sqrt{\left | 2\varphi _{F}+U_{SB} \right |}-\sqrt{2\left | \varphi _{F} \right |}}.

    

 

Pomiar charakterystyki wyjściowej służy wyznaczeniu parametru modulacji długości kanału – rys. 6.3:

 

Uzupelnij opis obrazka

Rys. 6.3 Określenie LAMBDA z charakterystyki wyjściowej w zakresie nasycenia

 

  • LAMBDA wyznacza się zgodnie z (2.17) z dwóch punktów pomiarowych dobranych w zakresie nasycenia:
 

\frac{I_{D2}}{I_{D1}}=\frac{1+\lambda U_{D2}}{1+\lambda U_{D1}}\Rightarrow LAMBD=\frac{I_{D2}-I_{D1}}{I_{D2}U_{D2}-I_{D1}U_{D1}}.

    

 

Model tranzystora MOS z parametrami elektrycznymi wyznaczonymi w powyższy sposób jest wystarczający w analizie wielu przypadków układów cyfrowych. W przypadku bardzo małych i bardzo dużych napięć i prądów należy oprzeć się na dokładniejszych równaniach modelu.