Tese

Estudo do GC SOI nMOSFET e aplicações em amplificadores operacionais de transcondutância (2004)

• Authors:
  • Gimenez, Salvador Pinillos
  • Martino, João Antonio (Orientador)
• Autor USP: GIMENEZ, SALVADOR PINILLOS - EP
• Unidade: EP
• Sigla do Departamento: PSI
• Subjects: TRANSISTORES; SILÍCIO; AMPLIFICADORES; CIRCUITOS INTEGRADOS MOS
• Language: Português
• Abstract: Neste trabalho é apresentado três diferentes estudos utilizando a tecnologia Silicon-On-Insulator Metal-Oxide-Semidonductor (SOI MOSFET). O primeiro estudo discute o comportamento do Gradual-Channel MOSFET, tipo n, (GC SOI nMOSFET) na região de sub-limiar. Demonstra-se que o comportamento deste dispositivo é exatamente o mesmo que o comportamento do SOI nMOSFET convencional no regime de sub-limiar, considerando o mesmo comprimento efetivo de canal, que é de aproximadamente 63 mV/década, quando a segunda interface está depletada. Além disso, conclui-se que não existe degradação da inclinação de sub-limiar para o GC SOI nMOSFET, considerando-se razões L LD/L menores que 0,6 e mesmos comprimentos de canal de máscara, em comparação ao SOI nMOSFET convencional. O simulador numérico bidimensional é usado para qualificar esses resultados. Mostra-se também que a região de canal com dopagem natural (P-), pode ser considerada como uma extensão do dreno, para tensões de porta próximas à tensão de limiar, pois as linhas de densidades de corrente se distribuem igualmente ao longo da profundidade do canal e o potencial elétrico em função da profundidade de canal é praticamente o mesmo nessa região. O segundo estudo deste trabalho, apresenta um modelo analítico simples da transcondutância do GC SOI nMOSFET na região linear. São desenvolvidas expressões analíticas para a corrente entre dreno e fonte e para a transcondutância, incluindo os efeitos da degradação da mobilidade docanal devido aos efeitos do campo elétrico transversal e das resistências series de dreno e fonte. ) Verifica-se também que próximo à tensão de limiar do dispositivo, a transcondutância do GC SOI nMOSFET é maior e tende ao valor da transcondutância do transistor definido pela região mais dopada (P+), pois ele apresenta um menor comprimento efetivo de canal do que o SOI nMOSFET convencional, considerando dispositivos de mesmos comprimentos de canal de máscara (L). E à medida que a polarização de porta aumenta, a transcondutância do GC SOI nMOSFET vai diminuindo, tendendo ao valor da transcondutância do SOI nMOSFET convencional. Esse estudo é validado por comparações realizadas com resultados de simulações numéricas bidimensionais e com resultados experimentais, resultando em erros inferiores a 15%. O terceiro estudo deste trabalho, realiza comparações, tanto por resultados experimentais quanto por simulações SPICE, das principais características elétricas, entre Amplificadores Operacionais de Transcondutância (Operational Transconductance Amplifiers, OTAs) de alto ganho de tensão de malha aberta e de alta freqüência, fabricados com SOI nMOSFET convencional e com GC SOI nMOSFET. O resultado deste estudo mostra que OTAs implementados com GC SOI nMOSFET apresentam maiores ganhos de tensão de malha aberta, sem piorar a freqüência de ganho unitário, a margem de face e a taxa máxima de variação da tensão de saída em função do tempo, com umaimportantíssima redução de área de silício, dependendo da razão L LD/L utilizada, considerando fixos a razão da transcondutância pela corrente entre dreno e fonte (gm/I DS) e o consumo de potência elétrica
• Imprenta:
  • Publisher place: São Paulo
  • Date published: 2004
• Data da defesa: 05.11.2004

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How to cite

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• ABNT

  GIMENEZ, Salvador Pinillos. Estudo do GC SOI nMOSFET e aplicações em amplificadores operacionais de transcondutância. 2004. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004. . Acesso em: 20 maio 2024.

• APA

  Gimenez, S. P. (2004). Estudo do GC SOI nMOSFET e aplicações em amplificadores operacionais de transcondutância (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo.

• NLM

  Gimenez SP. Estudo do GC SOI nMOSFET e aplicações em amplificadores operacionais de transcondutância. 2004 ;[citado 2024 maio 20 ]

• Vancouver

  Gimenez SP. Estudo do GC SOI nMOSFET e aplicações em amplificadores operacionais de transcondutância. 2004 ;[citado 2024 maio 20 ]

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