Главная Промышленная автоматика.

50,8 -

U, =-1-0,6 й


Рис. 15.7. Вольт-амперные характеристики ПТ в режиме обогащения (зиотс=+0Д5 В)


Рис. 15.8. Вольт-амперные характеристики ПТШ в режиме обеднения

зиотс

-0,8 В)


Рис. 15.9. Вольт-амперные характеристики формирователя на ПТ с обогащением с нагрузкой на ПТШ в режиме обеднения


Рис. 15.10. Передаточные характеристики инвертора с однозатворным ПТ на входе в режиме обогащения-обеднения

точным ДЛЯ t/gix ~> вых ~ инверторов на однозатвориом и двухзатворном ПТ с обогащением-обеднением.

Приблизительные значения для At [см. уравнение (15.9)], для [см. уравнение (15.8)] и для РщцАг [см. уравнение (15.16)] получены при следующих допущениях: 1) паразитная емкость меньше входной емкости затвора; 2) емкости затворов постояшты; 3) токи, протекающие через нагрузку и формирователь, постоянны и равны /(.дщс (более строгий и точный расчет требует привлечения методов схемного анализа).

Рассчитанные и измеренные передаточные характеристики, из которых определяются /(-нас GaAs ПТШ формирователя и нагрузки, приведены на рис. 15.12. Измеренные значения Cj, = (0,8-1,0) -10" Ф/мкм для высококачественных транзисторов.




Обеднение


Рис. 15.11. Передаточные характеристики инвертора на двухзатворном ПТШ

0,8U,,,S

Рис. 15.12. Зависимости/gjjj, от С/з: Д - измеренные; о - рассчитанные

ISmkm

Рис. 15.13. Инвертор на ПТ с обогащением-обеднением

Рис. 15.14. Зависимости задержки распространения от напряжения питания для инвертора на ПТ с обогащением-обеднением (fj, =0,2В; Л"рзз = 2; = -1 мкм) :

•-фор/>н = 3; °-Ифор/*н=


0,5 I 1.5

Нопрйжение питииия ,8

Используя инвертор, приведенный на рис. 15.13, при фор/н"- коэф-фищенте разветвления по выходу /Грз =2 (полагая, что емкость транзистора нагрузки равна 0,015 пФ и что паразитная емкость составляет 10%), можно рассчитать время нарастания выходного напряжения (вход формирователя) :

C„(i/„-f/°,x)

Ск(г/п-вых)

0,6 мА

•вых

1,46

п-вых-0,:

1,46

]3/2.[]3/2 3 1,46

(15.17)



где величина nqijaWpUo/L. получена из экспериментальных характеристик ш (зи) приведенных на рис 15.12 для нормально открытых и нормально закрытых транзисторов, изготовленных на одной подложке Аналогично время спада

I ~1 сп сн

1,44 мА \ и, - - [ ] 3/2 , : [ ] 3/ 0,6 мА ]

\ "" 3 1,0 3 1,0 j [ 1,46

3 1,46 3 1,46

(15.18)

Значения А?„ар и Afj, были рассчитаны и приведены в виде графиков на рис. 15.14. Видно, что времена нарастания и спала меньше и более воспроизводимы при 1фор/1н "Р* "фор/н ~ -" оптимиза1Щи основных параметров логических элементов можно создавать математические модели, позволяющие определять зависимости формы выходного напряжения от изменяющихся Сд, AtBX "Р* различных значениях 1фор/1н-

Отметим, что задержка распространения, примерно равная 250 пс, достижима при длине затвора 1 мкм, К = 2 и мощности рассеяния около 200 мкВт на один логический элемент Ири расчете был использован входной сигнал и„ = 0,6 В Увеличение его до 0,75 В приведет к повышению быстродействия приблизительно в два раза

В заключение следует отметить, что при расчете были использоват! экспериментальные величины /(-нас и что возможно дальнейшее существенное уменьшение сопротивлений затвора, истока, контактов и сопротивления канала сток-исток. Таким образом, из всех конкурируюищх технология ПТ с обогащением-обеднением будет более всею пригодна по возможности совершенствования технолошческого процесса

15.5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время метод изготовления схем на П1 с обогащением обеднением развит в некоторых основных лабораториях и является многообещающим для быстродействующих маломощных БИС и СБИС Несмотря на большие трудности изготовления, чем при тсхнолоит ПТШ с обеднением или нормально закрытых ПТ с обогащением из-за невоспроизводимости необходимого напряжения перекрытия канала, ПГ с обогащением -обеднением все же были использованы. Точности воспроизведения напряжения перекрытия от ±30 до 50 мВ были получены на отдельных подложках при ионной имплантации. Была достигнута степень иитеграици до 30 логических





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 [114] 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0039