báo cáo thực tập thiết kế vi mạch tích hợp vlsi đề tài khảo sát đặc tính nmos và pmos

Điều này cho phép hình thành kênh loại n giữa nguồn và cống và dòng điện được các electron mang từ nguồn đến công thông qua kênh loại n cảm ứng.. Khi một điện áp dương được đặt giữa nguồ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

= Zz

Thành phố Hồ Chí Minh, 4 tháng 3 năm 2022

1 Cơ sở lý thuyết

2 Sơ đồ thiết kế

34 Mô phỏng và nhận xét

1 Cơ sở lý thuyết

NMOS (nMOSFET) là một loại MOSFET Một bóng bán dẫn NMOS được tạo thành từ

nguôn và công loại n và chất nền loại p Khi một điện á ap được áp dụng cho công, các lỗ trên cơ thể (chất nền loại p) được đây ra khỏi công Điều này cho phép hình thành kênh loại n giữa nguồn và cống và dòng điện được các electron mang từ nguồn đến công thông qua kênh loại n cảm ứng

PMOS (pMOSEFET) là một loại MOSFET Một bóng bán dẫn PMOS được tạo thành từ nguồn loại p và công và chất nền loại n Khi một điện áp dương được đặt giữa nguồn và

công (điện áp âm giữa công và nguồn), kênh loại p được hình thành giữa nguồn và công có cực tính ngược nhau Một dòng điện được mang theo các lỗ từ nguồn đến công thông qua kênh loại p cảm ứng

Cau tao nmos va pmos

Có ba chế độ hoạt động trong một NMOS và PMOS được gọi là cắt, triode và bão hòa

2 Sơ đồ thiết kế

Chúng ta sẽ kết nối sơ đồ để khảo sát đặc tuyến của NMOS như hình :

Sơ đồ kết nối khảo sát đặc tuyến NMOS

Chúng ta sẽ cài đặt các thông số của NMOS như hình sau :

Apply To only current instance

Show system _ user Mi CDF

Browse Reset Instance Labels Display

Width Per Finger (M) 0.164 off

Đối với PMOS chúng ta sẽ kết nôi sơ đồ như hình sau :

Chúng ta sẽ cài đặt các thông sô của PMOS như hình sau :

“OK | Cancel Apply Defaults Previous Next Help

ql

Apply To only current instance Show system — user CDF

Browse Reset Instance Labels Display

Source diffusion periphery 0 96u off Drain diffusion periphery 0 96u off

Distance from STI edge to Gate(r 0.404 off

3 Mô phỏng và nhận xét

Đối với NMOS :

^

Dé mô phỏng , đầu tiên chúng ta sẽ thiết lập môi trường :

Status: Selecting outputs to be plotted T=27 C Simulator: spectre 55

Session Setup Analyses Variables Outputs Simulation Results Tools Help

#

144

Design Variables Outputs I2

# Name Value # Name/Signal/Expr Value Plot Save March

nist

Plotting mode: Replace

Window Zoom Axes Curves Markers Annotation Edit Tools Help

mouse L:awvMouseSingleSelec M R: sevNet1istàndRwm ( ' s > modify plot

Kế tiếp , chúng ta sẽ thay đi giá trị Vgs và phân tích sự thay đổi dựa vào kết quá thu

được :

Parametric Analysis - spectre(5): ChuyenNguyen N_MOS schematic

Sweep 1 Variable Name Y*%3 Auld Specification

Window Zoom Axes Curves Markers Annotation Edit Tools Help

mouse L: avvMouseSingleSelec M R: (apaStartcB (hiGett

> modify_plot Wave form tuwong ung voi cdc gid tri Ves

Window Expressions Info Help

[®ignal 0P("/M0° "??” 0P(“/MNÔ" "77" = OP ("MONO "??° 0P(“/MND" "??* 0P(“/MND" °??°

Bang giá trị thu được

Nhận xét : Dựa vào waveform và kết quả số liệu thu được, ta thay khi điện áp ngưỡng

Vth > Vgs thi NMOS sé hoạt động ở vùng cutoff Khi Vth < Vøs thì NMOS sẽ hoạt động ở vùng tuyến tính và bão hòa Bây giờ chúng ta sẽ phân tích 1 giá trị Vgs =

500mV để có thể thay rõ được trạng thái hoạt động của NMOS :

Khi điện áp ngưỡng bằng 419,5mV bé hơn Vgs=500mV thì NMOS sé bat đầu dẫn ,

lúc này Vdsat thu được sẽ là 121,6mV Dựa vào waveform và markers ở hình trên, ta

có thể thầy được NMOS sẽ hoạt động ở vùng tuyến tính khi Vds< Vdsat và bão hòa

khi Vds>Vdsat

Déi voi PMOS:

» A ^

Để mô phỏng , đầu tiên chúng ta sẽ thiết lập môi trường :

| Status: Selecting outputs to be plotted T=27 C Simulator: spectre 75

| Session Setup Analyses Variables Outputs Simulation Results Toots Help

II?

Design Variables Outputs EEZ

# Nane Value # Hane/Signal/Expr Value Plot Save March ⁄

4

tr Plotting mode: Replace | > Select on Schematic Outputs to Be Plotted

Với Vgs = -I V và Vds= 1.5 V chúng ta sẽ thu được đặc tuyến của NMOS theo hình sau:

™ Waveform Window Virtuoso® Analod`Design Environment (9) ~ ñ X

Window Zoom Axes Curves Markers Annotation Edit Tools

Ny 7TR

Kế tiếp , chúng ta sé thay d6i gid tri Vgs va phan tích sự thay đôi dựa vào kết quả thu

được :

" Parametric Analysis - spectre(8): ChuyenNguyen p_mos schematic - ox

Sweep 1 v Name v93 Add Specification

Thiết lập sự thay đổi của Vgs

Wave form tương ứng với các giá trị Vgs

| Window Expressions Info

-2.25 -1.5

0 ~362 2n

-1.52 453 3u 191 9u

-265 4a ~1.913a 383 9a

1.873 -801u

9.461p 0P("/M0* "??"

~1.598£ 878a 896.Sa ~176a

~1 961f 1.105a -264a -570 3a

-1.29a 363 8a

2 203K -681u

38 65p

0P(*/M@0*" *??*

-250n -SS4u

~$75.9a 343 2a 233.Sa -SS4u

Nhận xét : Dựa vào waveform và kết quá số liệu thu được, ta thấy khi điện áp ngưỡng Vth < Vgs thì PMOS sẽ hoạt động ở vùng cutoff Khi Vth > Vøs thì PMOS sẽ hoạt động

ở vùng tuyến tính và bão hòa Bây giờ chúng ta sé phân tích 1 gid tri Vgs = -500mV dé

có thê thay rõ được trạng thái hoạt động của PMOS :

Khi điện áp ngưỡng bằng -362,2mV lớn hơn Vgs=-500mV thì PMOS sẽ bắt đầu dẫn, lúc

nảy Vdsat thu được sé 14 -1,298 V Dwa vao waveform va markers ở hình trên , ta có thé

thấy được PMOS sẽ hoạt động ở vùng tuyến tính khi Vds> Vdsat và bão hòa khi

Vds<Vdsat

11