¿Necesito duplicar la 4ta conexión del "sustrato" cuando construyo puertas CMOS a partir de transistores discretos?

La respuesta corta es que no necesita 4 FET de terminal para construir la lógica CMOS.

Algunos antecedentes:

En un proceso CMOS simple, (Oblea de tipo P, Pozos N) el contacto del sustrato está directamente conectado a la oblea conductora. Esto significa que el terminal del cuerpo de todos los NFET está básicamente en cortocircuito. Un efecto similar ocurre con los PFET, aunque no es tan absoluto. No están en cortocircuito para mejorar el rendimiento, sino porque es más barato y más fácil de fabricar.

Esto plantea una pregunta: si tuviéramos que unir el terminal del cuerpo de todos los dispositivos NFET, ¿qué voltaje nos gustaría que fuera? Para los NFET, las conexiones de la fuente del cuerpo y del drenaje del cuerpo normalmente parecen diodos de polarización inversa. Para mantener estos diodos con polarización inversa, el voltaje del cuerpo debe ser menor que \ $ V_D \ mbox {o} V_S + 0.6 \ mbox {Volts} \ $. Por lo general, esto se hace atando el sustrato / cuerpo a la tensión más negativa presente en el sistema. En los sistemas digitales, esto suele ser tierra \ $ V_ {SS} \ $. El terminal del cuerpo de los PFET está típicamente vinculado a la tensión más positiva, o \ $ V_ {DD} \ $ por razones similares.

Para los FET de 3 terminales, donde la fuente y el cuerpo han sido cortocircuitados internamente, los diodos internos nunca tendrán polarización directa si la fuente está siempre a un voltaje menor que el drenaje. Si está atascado con los transistores de 4 terminales que construyen puertas discretas, funcionará con los cuerpos conectados a \ $ V_ {SS} \ $ y \ $ V_ {DD} \ $, y también funcionará con el cuerpo en corto al fuente.

Además de lo que ha dicho W5VO, los transistores de 4 terminales también son útiles para la electrónica analógica en los procesos CMOS.

En tales casos, a veces, el cuerpo del transistor puede estar conectado a un voltaje intermedio en lugar de VDD o VSS. Esto se puede usar para modular el VTH del transistor usando el efecto de cuerpo . Esto se describe aquí .

Puede crear lógica sin separar la conexión de sustrato / volumen / cuerpo de la fuente. Pero si desea experimentar y hacer circuitos que sean como CMOS IC para que necesite MOSFET de 4 terminales, puede usar CD4007UB .