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1、浙江大学电气工程学院 模拟与数模混合集成电路模拟与数模混合集成电路 吴晓波，赵梦恋 2014-2015 学年夏学期 2015 年 05 月 Exercise 2 2-1. An NMOS with W=50m and L=0.5m operates in the saturated region and its layout is folded shown as Fig. 2-1. Calculate the all capacitances by using the parameters in Table2-1 and Cox=3.810-3 F/m, VR=0.6V. Assume tha
2、t the minimum size (lateral) of S/D region is 1.5m. W/2 E 漏端 源端 Figure 2-1 Answer: 3211 00 96 3283 1219 0.56 10/,0.35 10/,0.45,0.2, 0.4 10/,50,0.5,0.08,1.5 10, 0.6 ,20.9 ,3.8 10/,9 10, 11.9 8.85 10/,1.6 10 jjswjjsw ovD RFoxSUB si CF m CF m mm CF m Wm Lm Lm Em VVV CF mPm F m qC 00 (1/ 2)(1/ 2) 2 / 4
3、jjsw jjsw jjswmm RFRF effDdeffsiSUBF CC CC VV LLLCWLqP 2()16.9 22 2(2()33.7 22 2()20.0 2 2 63.1 3 DBjjsw SBjjsw GDov GSeffoxov WW CECE CfF WW CECE CfF W CCfF CWL CWCfF CGB： 栅-衬底电容在三极管区和饱和区通常被忽略， 因为反型层在栅和衬底之间起了 “屏蔽” 的作用。换句话说，如果栅电压发生变化，电荷是由源和漏提供，而不是由衬底提供。 2-2. There is an N-type current source, ID is
4、0.5mA, and the drain-source voltage VDS must less than 0.4V when it works as a current source. If the minimum output resistance is 20 K, determine the length and width of the device by using the parameters in Table 2.1. Answer: 1 20 =0.1 0.5 o D D rK I ImA From the table2.1, L can be determined as L
5、=0.5um. 20.52 0.080.34 effD LLLmmm Calculating W 2 GSTHDSAT 1 () , V -V=V=0.4V 2 DnoxGSTH eff W ICVV L 3 2432 0.5 10 47 11 ()350 103.8 100.4 22 D eff noxGSTH IW L CVV 4716 eff WLm 2-3. The layout of an n-channel MOSFET is shown in Fig.2.3. What is this devices width and length? 2525m m 4 4m m N N+ +
6、 GateGate PolyPoly Figure 2.3 Answer: mmLength125255 mWidth4 2-4. A “ring” MOS structure is shown in Fig. 2.4. Explain how the device operations and estimate its equivalent aspect ratio. Calculate the drain junction capacitance of the structure. G D S W L Figure 2.4 Answer: Width/length ratio is 4W/
7、L jswjDB WCCWC4 2 2-5. The layout of a circuit fabricated in n-well technology is shown as Fig.2.5. Give the corresponding schematic and mark the W/L sizes of each transistor. Assume 2L, .4 . 0m Figure 2.5 Answer: Schematic VDD A A B B C C Vout Out=CAB W/L of N-MOSFET: 8 . 0 4 . 2 4 . 02 4 . 06 2 6
8、W/L of P-MOSFET: 8 . 0 2 . 3 4 . 02 4 . 08 2 8 Table 2.1 NMOS Model LEVEL=1 VTO=0.7 GAMMA=0.45 PHI=0.9 PSUB=9e+14 LD=0.08e-6 UO=350 LAMBDA=0.1 TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.56e-3 CJSW=0.35e-11 MJ=0.45 MJSW=0.2 CGDO=0.4e-9 JS=1.0e-8 PMOS Model LEVEL=1 VTO=-0.8 GAMMA=0.4 PHI=0.8 PSUB=5e+14 LD=0.09e-6 UO=100 LA
9、MBDA=0.2 TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.94e-3 CJSW=0.32e-11 MJ=0.5 MJSW=0.3 CGDO=0.3e-9 JS=0.5e-8 上表给出的是 0.5m 工艺 level 1 MOS SPICE 模型参数的典型值，其中的参数定义如下： VTO: VSB=0 时的阈值电压 （单位：V） GAMMA: 体效应系数 （单位：V1/2） PHI: 2F （单位：V） TOX: 栅氧厚度 （单位：m） NSUB: 衬底掺杂浓度 （单位：cm-3） LD: 源/漏侧扩散长度 （单位：m） UO: 沟道迁移率 （单位：cm2/(v/s)） LAMBDA: 沟道长度调制系数 （单位：V-1） CJ: 单位面积的源/漏结电容 （单位：F/m2） CJSW: 单位长度的源/漏侧壁结电容 （单位：F/m） PB: 源/漏结内建电势 （单位：V） MJ: CJ 公式中的幂指数 （无单位） MJSW: CJSW 等式中的幂指数 （无单位） CGDO: 单位宽度的栅/漏交叠电容 （单位：F/m） CGSO: 单位宽度的栅/源交叠电容 （单位：F/m） JS: 源/漏结单位面积的漏电流 （单位：A/m2）
