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Diseño de Circuitos Integrados Digitales en Tecnología CMOS
Curso de Posgrado
Modelado y Operación del Transistor MOS
Descripción
El objetivo fundamental de este curso es introducir el modelo de
operación de DC y pequeña señal de un transistor MOS en sus diferentes
regiones de trabajo: inversión fuerte, débil y moderada; considerando
efectos de dimensiones y tensiones de sustrato. A lo largo del curso se
harán experiencias de extracción de parámetros de circuitos integrados,
y se cotejarán con simulaciones para chequear la validez de los
modelos.
Duración
Un mes de clase, 40 horas totales. Período de dictado: Tercera semana
de Junio a la tercera semana de Julio.
Profesor
Dr. Pedro Julián
Audiencia
El curso está destinado a los
Eléctrica y Control de Sistemas.
posgrados
de
Ingeniería,
Ingeniería
Programa Analítico
1. Introducción y Descripción cuantitativa
a. Estructura
b. Descripción de la operación
c. Características de transferencia completas
d. Dependencia funcional Id-Vgs
2. Modelado de DC
a. Introducción
b. Modelo para inversion fuerte y débil
c. Modelos simétricos
d. Modelos generales e inversión moderada
e. Factores adicionales
i. Dependencia de la mobilidad en la tensión de gate y sustrato
ii. Dependencia de la temperatura
iii. Efectos de dimensiones reducidas
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iv. Ruptura
f. Precisión de modelado, extracción de parámetros y simulación
3. Modelado de Pequeña Señal
a. Parámetros de conductancia de pequeña señal
b. Expresiones en inversión débil y fuerte
c. Parámetros capacitivos
d. Frecuencia de corte intrínseca y límite de validez del modelo
e. El transistor a muy altas frecuencias
f. Ruido
g. Modelos generales e inversión moderada
h. Extracción de parámetros de pequeña señal
4. Tecnología y Componentes circuitales disponibles
a. Procesos n-well
b. Procesos BiCMOS
Actividades
Durante el desarrollo del curso los alumnos realizarán ejercicios
teóricos, simulaciones y extracción de parámetros a partir de
mediciones de transistores integrados. Por otro lado, estudiarán
trabajos de investigación recientes en tópicos avanzados de modelado.
Bibliografía
[1]
Yannis Tsividis, Mixed Analog-Digital VLSI devices and
technology, World Scientific, 2002; ISBN: 981-238-111-2.
[2]
Yannis Tsividis, Operation and modeling of the MOS
transistor, Oxford, 1999, 2nd Ed.; ISBN: 0-19-517014-8.
[3]
Carlos Galup-Montoro, Marcio Cherem Schneider, Mosfet
Modeling for Circuit Analysis And Design, World Scientific
Publishing Company (February 27, 2007), ISBN-10: 9812568107.
[4]
J. M. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic, Digital
Integrated Circuits, Prentice Hall Electronics and VLSI
Series, 2003. ISBN: 0-13-597444-5
[5]
R. C. Jaeger, Introduction to Microelectronic Fabrication,
Addison-Wesley Publishing Company, 1993. ISBN: 0-201-14695-9.
[6]
R. T. Howe, C. G. Sodini, Microelectronics, An Integrated
Circuits Approach, Prentice Hall Electronic and VLSI Series,
1997, ISBN: 0-13-588518-3
Material de lectura adicional
[7]
A. I. A. Cunha, M. C. Schneider, C. Galup-Montoro, “An MOS
transistor model for analog circuit design”, IEEE J. Solid
State Circuits, vol. 33, No. 10, Oct. 1998, pp. 1510-1519.
[8]
M.J.M.
Pelgrom,
A.C.J.
Duinmaijer,
A.P.G.
Welbers,
“Matching properties of MOS transistors,” IEEE J. Solid State
Circuits, Vol. 24, Issue 5, Oct. 1989, pp. 1433-1439.
[9]
C. G. Sodini, P. Ko, J. L. Moll, “The effect of high fields
on MOS devices and circuit performance,” IEEE Trans. Electron
Devices, Vol. ED-31, No. 10, Oct. 1984, pp. 1386-1393.
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[10] E. Vittoz, J. Fellrath, “CMOS Analog integrated circuits
based on weak inversion operation,” IEEE J. Solid State
circuits, Vol. SC-12, No. 3, June 1977, pp. 224-231.
[11] E. Vittoz, “MOS transistors operated in the lateral bipolar
mode and their application in CMOS technology,” IEEE J. Solid
State circuits, Vol. SC-18, No. 3, June 1993, pp. 273-279.
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Diseño de Circuitos Integrados Digitales en Tecnología CMOS
Calendario
Clase 1: Introducción, Repaso, Litografía (3 horas)
Clase 2: Oxidación, Difusión, Implantación de iones,
Interconexiones (3 horas)
Clase 3: Layout de circuitos integrados, layers, reglas de DRC,
modelos de interconexiones. (3 horas)
Clase 4: El transistor MOS, modelo de canal largo en DC, efecto
backgate. (3 horas)
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