работа на тему «Расчет характеристик кмоп транзистрора» по дисциплине «Электроника» Вариант 7 4 (стр. 2 из 3)
Тогда выразим и найдем
из вышеуказанного равенства: 
Расчет порогового напряжение n-канального КМОП-транзистора.
Uпор-nвычисляется по формуле:
- потенциал Ферми для n-канального КМОП-транзистора. 
- разность работ выхода электронов из затвора и полупроводника подложки n-канального КМОП-транзистора. 
- потенциал Ферми для затвора n-канального КМОП-транзистора 
- концентрация внедренных в затвор n-канального КМОП-транзистора ионов 
-плотность заряда на границе раздела Si - SiO2 для структуры кремния; 
– удельная емкость подзатворного диэлектрика (найдено ранее)Имея теперь все необходимые постоянные и величины, подставляем их в формулу для расчета порогового напряжения n-канального КМОП-транзистора и получаем его значение.
Расчет порогового напряжения p-канального КМОП-транзистора.
Uпор-p вычисляется по формуле:
- потенциал Ферми для p-канального КМОП-транзистора 
- разность работ выхода электронов из затвора и полупроводника подложки p-канального КМОП-транзистора: 
- потенциал Ферми для затвора p-канального КМОП-транзистора; 
- потенциал Ферми для подложки p-канального КМОП-транзистора; 
Пороговое напряжение p-канального КМОП-транзистора.
. 
Расчет емкостей.
Емкости р-п переходов.
Емкости p-n-переходов исток-подложка и сток-подложка:
Spn - площадь р-n перехода (т.е. площадь донной части перехода сток-подложка и исток-подложка)
L = 2min = 10 мкм,
Wn=10min=50 мкм - для n-канального КМОП транзистора
Wp = 150 мкм - для р-канального КМОП транзистора,
xj = 1 мкм.
где
; 
концентрация внедренных в канал n-канального КМОП-транзистора ионов. 
концентрация внедренных в канал p-канального КМОП-транзистора ионов.(в программе P-Spice ССП = CBD и СИП = CBS)
Рассчитаем емкости p-n-переходов n-канального КМОП-транзистора:
Рассчитаем емкость p-n переходов p-канального КМОП-транзистора:
Емкости перекрытия каналов.
Величины перекрытий затвор-сток и затвор-исток одинаковы и равны dпер = 0,1мкм,
поэтому соответствующие емкости будут одинаковы. Их можно вычислить по формуле:
где
удельная емкость подзатворного диэлектрикаWn = 50 мкм - длина области перекрытия (ширина канала) для n-канального КМОП транзистора;
Wp= 150 мкм - длина области перекрытия (ширина канала) для р-канального КМОП транзистора;
(в программе P-Spice СЗС = CGDO и CИЗ=CGSO).
Емкость перекрытия каналов n-канального КМОП-транзистора:
Емкость перекрытия каналов p-канального КМОП-транзистора:
Емкости под затворами.
Эти удельные емкости перекрытия между затвором и подложкой на длину перекрытия (в P-Spice CGBO) не оказывают на работу схемы значительного влияния и поэтому ими можно пренебречь:
Суммарная емкость.
Суммарная емкость – это алгебраическая сумма всех емкостей схемы (емкости двух n-канальных транзисторов + емкости двух p-канальных транзисторов + нагрузочная емкость).
Снагр – нагрузочная емкость, подключается к выходу схемы.
Снагр=50 пФ.
(в программе P-Spice Снагр =Сload).
5. Расчет с помощью программы P-Spice
Обозначим элементы схемы и пронумеруем узлы:
Передаточная характеристика схемы
Текст программы в P-Spice:
Kurs KMOP peredatochnaya
Vpit 4 0 5
Vin1 1 0 0
Vin2 2 0 0
Mn1 3 1 0 0 nm
Mn2 3 2 0 0 nm
.model nm nmos (W=50u L=10u Vto=1.02 level=1 kp=35.4u)
Mp1 4 1 5 4 pm
Mp2 5 2 3 4 pm
.model pm pmos (W=150u L=10u Vto= -0.97 level=1 kp=11.8u)
. DC Vin2 0 5 0.01
.PROBE
.END
Из полученной передаточной характеристики имеем следующие значения величин:
- логический перепад 
- порог переключения:Vn= 2,5В
- помехоустойчивость по положительной помехе: 
2,04 – 0 = 2,04 B 
- помехоустойчивость по отрицательной помехе: 
5 – 2,74 = 2,26 B 
90% - общая помехоустойчивость (в процентах от Епит)Переходная характеристика схемы
Текст программы в P-Spice:
Kurs KMOP perehodnaya
Vpit 4 0 5
Vin1 1 0 pulse(0 5 100n 83.4n 83.4n 200n 566.8n)
Vin2 2 0 0
Cload 3 0 50p
Mnl 3 1 0 0 nm
Mn2 3 2 0 0 nm
.model nm nmos (W=50u L=10u Vto=1.02 level=1 kp=35.4 u CBD=41f
+CBS=41f CGSO=3,54f CGDO=3,54f CGBO=0 Tox=50n UO=600 LD=0.1um)
Mp1 4 1 5 4 pm
Mp2 5 2 3 4 pm
.model pm pmos (W=150u L=10u Vto= -0.97 level=1 kp=11.8 u CBD=117f
+CBS=117f CGSO=10.62f CGDO=10,62f CGBO=0 Tox=50n UO=200 LD=0.1um)
.tran 10р 10u
.probe
.end
Из полученной передаточной характеристики имеем следующие значения величин:
41.61 нс 
61,13 нс 
41,58 нс 
51,52 нс 
=67,34 нсСтатическая и динамическая мощности, потребляемые схемой
Статическая мощность определяется выражением:
, 
- входные токи потребления (при напряжениях на входе 
и 
соответственно).