1. Explicación 2. Ecuaciones de capacidad parásita y demás

Parámetros de primer orden para
tecnologı́a AMI 0.5µm
Preparado por:
Alfonso Chacón Rodrı́guez
Curso:
EL-3212 Circuitos Discretos. I Semestre 2011
Institución: Escuela de Ingenierı́a Electrónica, Instituto Tecnológico de Costa Rica,
Edificio F2, Campus Central, Barrio Los Ángeles, Cartago 30101, Costa Rica
1. Explicación
Los siguientes parámetros permiten un diseño de primera aproximación usando transistores de
tecnologı́a CMOS AMI de 0.5µm. Estos parámetros son extraı́dos de corridas de prueba de MOSIS
Inc. y de simulaciones llevadas a cabo con Eldo Spice de Mentor Graphics. Algunos de ellos (particularmente el coeficiente de modulación de canal λ), solo ofrecen una aproximación somera y para
un diseño más preciso, será necesario comprobar los circuitos con un simulador que soporte al menos
BSIM v3.1 (tal como LTSpice). Los resultados obtenidos con estos parámetros serán validos en tanto
los transistores sean de canal largo (i.e. largo mayor a 4 veces el tamaño mı́nimo de la tecnologı́a).
Las dimensiones usadas del transistor se muestran en la figura 1
Figura 1: Dimensiones tı́picas de un transistor de canal largo
2. Ecuaciones de capacidad parásita y demás
Para calcular las capacidades parásitas del transistor, los largos efectivos reales y la impedancia
intrı́nseca aproximada, utilice las siguientes ecuaciones (que suponen que el transistor operará siempre
en la zona de saturación).
Lef f
= Ldib − 2∆L
Wef f
= Wdib − 2∆L
CGD = Wdib COV
2
Wef f Lef f COX + Wdib COV
CGS =
3
CDB = CSB = Wdib ECj + 2(Wdib + E)Cjsw
1
donde ID es la corriente de drenaje.
ro =
λID
1
3. Parámetros
Parámetro
KS′ (µCOX )/α
KL′ (µCOX )
n (pendiente subumbral)
α (coeficiente saturación)
COX
µ
Cj
Cjsw
COV
VT H0
∆L
∆W
λ (para Lef f ≥ 20 µm)
λ (para 4 ≤ Lef f ≤ 20 µm)
λ (para 2 ≤ Lef f ≤ 4 µm)
NMOS
84 µA/V 2
116 µA/V 2
1.503
n
2.557E-7 F/cm2
489.8 cm2 /(V s)
4.4E-4 F/m2
2.78E-10 F/m
1.82E-10 F/m
0.66 V
7.875E-8 m
2.332E-7 m
0.02 V −1
0.022 V −1
0.03 V −1
PMOS
23 µA/V 2
37 µA/V 2
1.4198
n
2.483E-7 F/cm2
256.12 cm2 /(V s)
7.29E-4 F/m2
3.25E-10 F/m
2.21E-10 F/m
-0.915 V
1.184E-7 m
2.552E-7 m
0.02 V −1
0.022 V −1
0.03 V −1
Tabla 1: Parámetros básicos para modelar el transistor. Note que algunas unidades son distintas. ¡Ajusten las unidades antes de calcular! KS′ es la ganancia del transistor en saturación, medida sobre transistores reales de canal largo (L ≥ 3 µm). KL′ es la ganancia medida en la zona lineal.
4. Sugerencias
Arranque con el diseño de las caracterı́sticas de pequeña señal (AV , Gm , Zin , etc.) Obtenga la
corriente de polarización necesaria. Verifique luego las capacidades y calcule los anchos de banda correspondientes. Recuerde: transistores muy grandes para obtener un gran gm significan más capacidad
parásita y menos ancho de banda. Los transistores deben ser largos para evitar efectos de canal corto.
Un buen largo es usar más de 4 micrones, que aseguran además una buena impedancia caracterı́stica.
Para un mejor ajuste con los valores de simulación, construyan los transistores como arreglos serieparalelo de un transistor unitario. Por ejemplo, con un transistor unitario de W/L=4/4, podemos lograr
un transistor de 20/16 colocando 5 arreglos en paralelo de 4 transistores de 4/4 en serie).
Al principio, considere polarizaciones ideales (fuentes de corriente o tensión). Cuando tenga definido el amplificador en términos de CA, diseñe la polarización. Los copiadores de corriente, entre
más largos los transistores, más efectivos.
Referencias
[1] D. Johns and K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley, 1996.
[2] B. Razavi, Design of Analog
ce/Engineering/Math, 2000.
CMOS
Integrated
Circuits,
McGraw-Hill
Scien-
[3] A.S. Sedra, Circuitos microelectrónicos 4a edición. Con CD-ROM incluido, Oxford University
Press, 1999.
2
[4] P.E. Allen, D.R. Holberg, and Allen, CMOS Analog Circuit Design, Oxford University Press,
USA, 2002.
[5] B. Razavi, Fundamentals of Microelectronics, Wiley, 2006.
3