Lezione 8

Famiglie MOS
Ci sono due tipi di MOSFET:
nMOS (con canale di tipo n, portatori elettroni)
pMOS (con canale di tipo p, portatori lacune)
Inoltre esiste un’altra distinzione:
MOSFET a svuotamento (VGS = 0, canale aperto)
MOSFET ad arricchimento (VGS = 0, canale chiuso)
VGS = tensione Gate-Source; VDS = tensione Drain-Source
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1
Invertitore nMOS (1)
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2
Invertitore nMOS (2)
Carico ad
arricchimento
Carico a
svuotamento
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3
Invertitore nMOS (3)
Q1 = transistor pilota; Q2 = transistor di carico;
Se Q1 è ON  Vo deve essere basso = V(0)
Q1 deve fornire una corrente elevata, e Q2 una
resistenza elevata, cosicchè la caduta di potenziale
su Q2 porti Vo ad un valore basso.
Viceversa, se Q1 è OFF  non passa corrente
 Vo = V(1)
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4
Invertitore nMOS (4)
VDG = VD - VG = -5 – (-17) = 12 Volts
Quindi, poiché VDG > VTL (12 Volts > 2,3 Volts),
Il transistor di carico lavora in saturazione.
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5
Invertitore nMOS (5)
Quanto vale il ritardo del segnale nel passare attraverso
l’invertitore?
Capacità equivalente = 0.2 pF
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RL >> RON
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6
Invertitore nMOS (6)
Vin = V(0)  V(1)
Vin = V(1)  V(0)
τ = CTOTRONRL/(RON+RL)
τ = CTOTRL
τ = 1,75 ns
τ = 26,5 ns
Le transizioni sono asimmetriche!
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7
Invertitore Dinamico MOS (1)
Capacità parassita tra gate e
substrato del MOS seguente.
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8
Invertitore Dinamico MOS (2)
Variante che richiede una funzione d’onda di clock
per funzionare  limita l’assorbimento di potenza.
V(0) = 0 Volts, V(1) = 10 Volts = VDD
Se Φ = 0 Volts, allora VGG di Q2 e Q3 sono a 0 Volts.
Q2 e Q3 sono interdetti (OFF);
VDD è disconnesso dal circuito, e non passa corrente.
Se Φ = 10 Volts  Q2 e Q3 sono ON  la funzione
invertente è attivata.
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9
Porta NAND nMOS (1)
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10
Porta NAND nMOS (2)
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Porta NAND nMOS (3)
V(0) = tensione inferiore alla tensione di soglia
V(1) = tensione superiore alla tensione di soglia
Se V1 o V2 o entrambi sono a V(0)  solo TL conduce.
V0 = VGG - VT o a VDD (il valore più basso) = V(1)
Se V1 e V2 sono a V(1)  sia T1 che T2 conducono
V0 = somma delle tensioni su T1 e T2 <VT ;
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Porta NOR nMOS (1)
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13
Porta NOR nMOS (2)
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Porta NOR nMOS (3)
V(0) = tensione inferiore alla tensione di soglia
V(1) = tensione superiore alla tensione di soglia
Se V1 o V2 o entrambi sono a V(1)  T1 e/o T2 conduce.
V0 = tensioni su T1 e/o T2 <VT = V(0);
Se V1 e V2 sono a V(0)  sia T1 che T2 sono OFF,
e solo TL conduce
V0 = VGG - VT o a VDD (il valore più basso) = V(1)
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Esempi di funzioni
logiche nMOS
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Invertitore CMOS (1)
CMOS = Complementary MOS
Due tipi di MOSFET:
Uno a canale n ed uno
a canale p.
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Invertitore CMOS (2)
•Connessione comune dei due drain;
•Vi comune ai due gate;
•0 < Vi
< VSS ;
•Tra i due source c’è la tensione VSS ;
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Invertitore CMOS (3)
Se Vi < VT(n),  T1 è OFF, T2 è ON e V0 = VSS ;
Se Vi > VSS - VT(p)  T2 è OFF, T1 è ON e V0 = 0 Volts;
Inoltre T1 è in saturazione se:
VDS1 > VGS1 - VT(n) , cioè se: VT(n) < Vi < V0 + VT(n)
Mentre T2 è saturo se:
VDS2 > VGS2 - VT (p) , cioè se: V0-VT(p)< Vi < VSS - VT(p)
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Invertitore CMOS (4)
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