Cableado del terminal del cuerpo en una red de conmutadores MOSFET

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Estoy intentando diseñar un conjunto de interruptores en un diseño de cmos. Se supone que los conmutadores deben controlar varios condensadores y quiero implementarlos como transistores NMOS o PMOS únicos.

Según mi entendimiento, he hecho lo siguiente: Elegir PMOS para los conmutadores donde las señales de voltaje conmutadas son las más cercanas a VDD y NMOS para conmutar los voltajes más cercanos a gnd, para habilitar las condiciones óptimas de la unidad y de esta manera disminuir Rds_on. Todos los interruptores son conducidos riel a riel.

También creo que debo garantizar que todos los conmutadores funcionen en la región óhmica.

Pero cuando se trata de cablear los terminales del cuerpo, me confundo un poco. He leído que debe vincular el terminal del cuerpo al terminal de origen / gnd en el caso de NMOS. En mi diseño, algunos de los interruptores se colocan entre un PMOS sentado en la parte superior y NMOS. En este caso, el terminal de origen no está conectado al potencial más bajo, ¿debería conectarse a tierra o al terminal de origen?

También he escuchado que los transistores en los procesos de diseño comunes son dispositivos simétricos. ¿Significa esto que no importa si el drenaje y el terminal de origen se intercambian? ¿Influye el potencial del cuerpo en esta polaridad?

    
pregunta bubbleboy

2 respuestas

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Por lo general, si desea utilizar, por ejemplo, un NMOS como un interruptor para conectar a tierra, simplemente conectará el cuerpo (a granel o puerta trasera) a tierra. Entonces source = body y las cosas son simples, Vgs es lo mismo que Vgb (voltaje de compuerta).

Tenga en cuenta que cuando queremos operar este NMOS como un interruptor, queremos un Vgs grande. En el ejemplo (fuente con conexión a tierra) menciono anteriormente Vgs = Vgb. Ahora piénsalo, ¿realmente necesitamos un Vgs grande o realmente solo queremos un Vgb grande?

El canal conductor en un formulario NMOS cuando Vgb es lo suficientemente grande. Entonces, cuando la Puerta al Cuerpo (volumen, como se llame) es lo suficientemente grande. ¿Estaría el canal todavía allí si desconecto la fuente: sí?

Por lo tanto, la fuente de alimentación / conexión no importa mucho . El gran Vgb es lo que realmente queremos y necesitamos. Así que eso significa que debemos conectar el Cuerpo a la tensión más baja para que Vgb sea tan grande como sea posible, lo que nos brinda la resistencia de activación más baja.

Si está diseñando este circuito para que esté en un IC, entonces para el NMOS es posible que ni siquiera tenga una opción. Si los NMOS se fabrican en el "sustrato global" de la matriz de silicona, no tiene otra opción: todos los contactos del Cuerpo NMOS serán este "sustrato global" y se conectarán a tierra.

Algunos procesos CMOS le permiten hacer un "pozo P" separado para colocar su NMOS. Pero incluso entonces, por las razones mencionadas anteriormente, sigue siendo lo más beneficioso para conectar los contactos del cuerpo a la tensión más baja, es decir, a tierra. (o VSS).

Para PMOS, generalmente tiene una opción ya que están dentro de un "N-pozo". En general, este pozo N debe estar conectado al voltaje más alto que es el suministro (VDD). El Vbg y la historia del canal también se aplican al PMOS, por lo que generalmente solo puede conectar el Cuerpo a VDD.

También escuché que los transistores en los procesos de diseño comunes son dispositivos simétricos.

Si observas la vista lateral más simple de un transistor NMOS, puedes ver que el transistor es simétrico:

YentodoslosprocesosCMOS,lostransistores"básicos" son simétricos, la fuente y el drenaje son los mismos.

Solo para transistores "especiales" (por ejemplo, RF o Alto voltaje) este podría no ser el caso.

Para PMOS lo mismo es cierto, los transistores "básicos" de PMOS son simétricos, la fuente y el drenaje son los mismos.

¿Esto significa que no importa si se intercambian el drenaje y el terminal de origen?

Correcto.

¿Influye el potencial del cuerpo en esta polaridad?

No, no lo hace, ya que el drenaje y la fuente son estructuras físicamente idénticas.

    
respondido por el Bimpelrekkie
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En los procesos CMOS de bajo voltaje que he usado, no hay diferencias de diseño entre la Fuente y el Drenaje. Existen, en dos procesos de alto voltaje, implantes Drain o implantes Drain opcionales; estos implantes reducen la intensidad de los gradientes de voltaje en el silicio.

Si sus FET están colocados en el sustrato, como lo harían los NFET en Psubstrate, entonces usted no tiene control sobre el comportamiento de la parte posterior / volumen / cuerpo del FET. En algunos procesos, como los pozos gemelos, ambos tipos de FET están en tinas (un tipo estaría en tinas anidadas), usted tiene control del cuerpo, pero con un aumento sustancial en el área de diseño, a menos que pueda compartir las tinas.

OP solicita detalles de diseño

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

BLUE DOTS son los implantes activos para drenaje y fuente. En este diseño, el DR y el SRC son idénticos y, por lo tanto, intercambiables.

Los guiones rojos son la estructura de la puerta.

Black Dashes es la metalización

Los cuadrados negros pequeños son los contactos de metal a activo, o de metal a puerta (poli aquí)

El BULK / BODY está a un lado.

Por cierto, el potencial del cuerpo no afecta la capacidad de intercambio de estos tipos de fuente / drenaje simétricos dibujados.

    
respondido por el analogsystemsrf

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