БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

КАФЕДРА РЭС

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ:

«КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КМДП-БИС»

МИНСК, 2009

Из всех возможных схем инверторов схема на транзисторах с разными типами проводимости обладает выдающимися свойствами и с развитием конструктивно-технологических способов ее изготовления выдвигается на первый план как основа для создания БИС и СБИС сложных полупроводниковых цифровых и аналоговых устройств. Такие схемы называют схемами с взаимодополняющими (комплементарными) транзисторами (КМДП). Подложки каждого из транзисторов соединены с их истоками, что предотвращает открывание р-п переходов. Затворы транзисторов объединены. На них подается управляющий входной сигнал, уровень которого изменяется от U0вх≈ 0 и U1вх ≈ Uи.п Выходной сигнал снимается с объединенных стоков транзисторов.

Функционирование КМДП-инвертора

Характерной особенностью функционирования КМДП-инвертора является то, что входное напряжение управляет не только ключевым, но и нагрузочным транзистором. При низком уровне напряжения на входе (логический 0) открыт р-МДП-транзистор, n-МДП-транзистор закрыт и на выходе имеет место высокий уровень напряжения (логическая 1), близкий к напряжению источника питания Uи.п .При высоком напряжении на входе открыт n-МДП-транзистор, а р-МДП закрыт и выходное напряжение является низким. Таким образом, КМДП-ячейка (рис. 1, а) работает как инвертор, в котором р-МДП-транзистор играет роль переменной нагрузки. Запирание одного транзистора связано с отпиранием другого, и наоборот. Такая работа транзистора в КМДП-инверторе связана с тем, что в схеме всегда выполняется условие UЗИn +UЗИр= =Uи.п и уменьшение UЗИ одного транзистора приводит к увеличению UЗИ другого.

Рис. 1 Электрическая схема (а) КМДП-инвертора на основе взаимодополняющих п- и р-транзисторов с индуцированными канала-ми и его передаточная характеристика (б)

Рассмотрим в упрощенном виде передаточную характеристику (зависимость (Uвых от Uвх) (рис. 1, б) инвертора: параметры транзисторов будем считать одинаковыми, а токи утечки пренебрежимо малыми. При общем условии |Uop+|Uon|<|Uи.п|<|Uпр|, где Uпр —напряжение пробоя перехода сток—подложка n-канального транзистора, работа инвертора осуществляется следующим образом. При 0<Uвх<U0n активный транзистор n-типа закрыт, нагрузочный транзистор р-типа открыт и выходное напряжение Uвых = Uи.п = U1 (рис. 1). При увеличении Uвых от Uon до Uи.р—Uop происходит плавное запирание р-транзистора, отпирание п-транзистора и уменьшение напряжения на выходе Uвых. При Uвх = Uи.п — Uop нагрузочный транзистор VT2 закрыт и Uвых =0= U0.

Как мы видим, и в состоянии логического нуля и в состоянии логической единицы один из транзисторов находится в закрытом состоянии и ток от источника питания отсутствует. Потребление энергии происходит только в момент переключения инвертора из одного состояния в другое и расходуется на перезарядку емкости нагрузки. ............