¿Cómo se relaciona el voltaje de saturación con el tamaño del transistor?

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Soy un estudiante que actualmente está aprendiendo diseño de IC analógico. Me pregunto cómo el voltaje de saturación de un transistor (digamos NMOS / PMOS), se relaciona con el tamaño del transistor.

Por ejemplo, si un transistor NMOS M1 con tamaño 1X tiene un voltaje de saturación de Vov, ¿cuál es el voltaje de saturación del transistor NMOS M2 con tamaño 0.25X en términos de Vov? De manera similar, si un transistor PMOS M3 con tamaño 1X tiene un voltaje de saturación de Vov, ¿cuál es el voltaje de saturación del transistor PMOS M4 con tamaño 4X en términos de Vov?

¡Gracias!

    
pregunta Jiaxuan Liu

1 respuesta

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La tensión de sobremarcha se define a partir de la tensión de la fuente de la puerta y la tensión de umbral como:

$$ V_ {ov} = V_ {gs} - V_ {th} $$

Si asume que \ $ V_ {th} \ $ es constante con respecto al tamaño (una aproximación normal de primer orden), entonces la respuesta a su pregunta es: El voltaje de saturación es no relacionado con el tamaño del transistor.

Excepto , si el dispositivo que está variando ya está conectado en un circuito, permitiendo que \ $ V_ {gs} \ $ cambie dependiendo del tamaño del transistor.

Si el dispositivo está conectado, \ $ V_ {gs} \ $ puede variar, pero \ $ I_ {ds} \ $ es fijo, entonces puede razonar:

  • Si el ancho aumenta, \ $ V_ {ov} \ $ disminuirá.
  • Si la longitud aumenta, \ $ V_ {ov} \ $ subirá.

Si \ $ I_ {ds} \ $ es fijo y el dispositivo está funcionando en saturación, la siguiente aproximación podría ser útil: $$ V_ {ov} \ propto \ sqrt {\ frac { L} {W}} $$

Si \ $ I_ {ds} \ $ es fijo y el dispositivo está funcionando en un umbral inferior, entonces la siguiente aproximación podría ser útil: $$ V_ {ov} \ propto \ log {\ frac { L} {W}} $$

Estas aproximaciones no tienen en cuenta las variaciones que se producen debido a la modificación de \ $ V_ {ds} \ $ y \ $ V_ {sb} \ $, o cambios en \ $ V_ {th} \ $. Para obtener un resultado más detallado, toma tu ecuación MOSFET favorita y extrae \ $ V_ {ov} \ $ de ella.

    
respondido por el HKOB

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