retraso del inversor CMOS

Las puertas lógicas se vuelven más rápidas cuando aumenta la tensión de alimentación. Lo que usted llama la "constante de tiempo" de la ruta de carga, no es constante: depende de la tensión de alimentación. Si lo considera como un circuito \ $ RC \ $, la capacitancia \ $ C \ $ permanece aproximadamente constante, pero \ $ R \ $ disminuye con el voltaje de suministro (recuerde que con un aumento de \ $ V_ {GS} \ $ en un transistor, su resistencia baja), entonces \ $ RC \ $ baja.

Una forma más precisa de pensar esto es la siguiente: el cambio de voltaje aumenta con el voltaje de suministro, por lo que, para mantener la misma velocidad, la corriente de carga también debería aumentar con el voltaje de suministro (recordando la ecuación del capacitor, \ $ t = \ frac { CV} {I} \ $). Sin embargo, para los MOSFET en saturación, la corriente de carga aumenta aproximadamente con el cuadrado del voltaje de suministro (recordando la ecuación MOSFET, \ $ I_D = k (V_ {GS} -V_ {TH}) ^ 2 \ PS Por lo tanto, el tiempo dedicado a la carga baja hacia abajo .

Esto es cierto hasta cierto punto: una vez que los transistores se vuelven lo suficientemente pequeños para que ya no sigan el comportamiento de ley cuadrada (debido a la saturación de la velocidad), la velocidad de la puerta lógica ya no mejora con el aumento del voltaje de alimentación (debido a que la corriente de carga ya no se escala con el cuadrado de \ $ V_ {GS} \ $, sino que se escala linealmente). Por lo tanto, para los últimos nodos de proceso, no espere mejorar la velocidad cambiando la tensión de alimentación.