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Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Famiglie MOS Ci sono due tipi di MOSFET: nMOS (con canale di tipo n, portatori elettroni) pMOS.

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1 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 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 unaltra distinzione: MOSFET a svuotamento (V GS = 0, canale aperto) MOSFET ad arricchimento (V GS = 0, canale chiuso) V GS = tensione Gate-Source; V DS = tensione Drain-Source

2 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 2 Invertitore nMOS (1)

3 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 3 Invertitore nMOS (2) Q1 = transistor pilota; Q2 = transistor di carico; Se Q1 è ON V o deve essere basso = V(0) Q1 deve fornire una corrente elevata, e Q2 una resistenza elevata, cosicchè la caduta di potenziale su Q2 porti V o ad un valore basso. Viceversa, se Q1 è OFF non passa corrente V o = V(1)

4 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 4 Invertitore nMOS (3) V DG = V D - V G = -5 – (-17) = 12 Volts Quindi, poiché V DG > V TL (12 Volts > 2,3 Volts), Il transistor di carico lavora in saturazione.

5 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 5 Invertitore nMOS (4) Quanto vale il ritardo del segnale nel passare attraverso linvertitore? Capacità equivalente = 0.2 pF R L >> R ON

6 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 6 Invertitore nMOS (5) Le transizioni sono asimmetriche! V in = V(0) V(1) V in = V(1) V(0) = 1,75 ns = 26,5 ns = C TOT R ON R L /(R ON +R L ) = C TOT R L

7 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 7 Invertitore Dinamico MOS (1) Capacità parassita tra gate e substrato del MOS seguente.

8 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 8 Invertitore Dinamico MOS (2) Variante che richiede una funzione donda di clock per funzionare limita lassorbimento di potenza. V(0) = 0 Volts, V(1) = 10 Volts = V DD Se = 0 Volts, allora V GG di Q2 e Q3 sono a 0 Volts. Q2 e Q3 sono interdetti (OFF); V DD è disconnesso dal circuito, e non passa corrente. Se = 10 Volts Q2 e Q3 sono ON la funzione invertente è attivata.

9 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 9 Porta NAND nMOS (1)

10 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 10 Porta NAND nMOS (2)

11 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 11 Porta NAND nMOS (3) V(0) = tensione inferiore alla tensione di soglia V(1) = tensione superiore alla tensione di soglia Se V 1 o V 2 o entrambi sono a V(0) solo TL conduce. V 0 = V GG - V T o a V DD (il valore più basso) = V(1) Se V 1 e V 2 sono a V(1) sia T1 che T2 conducono V 0 = somma delle tensioni su T1 e T2

12 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 12 Porta NOR nMOS (1)

13 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 13 Porta NOR nMOS (2)

14 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 14 Porta NOR nMOS (3) V(0) = tensione inferiore alla tensione di soglia V(1) = tensione superiore alla tensione di soglia Se V 1 o V 2 o entrambi sono a V(1) T1 e/o T2 conduce. V 0 = tensioni su T1 e/o T2

15 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 15 Esempi di funzioni logiche nMOS

16 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 16 Invertitore CMOS (1) CMOS = Complementary MOS Due tipi di MOSFET: Uno a canale n ed uno a canale p.

17 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 17 Invertitore CMOS (2) Connessione comune dei due drain; V i comune ai due gate; 0 < V i < V SS ; Tra i due source cè la tensione V SS ;

18 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 18 Invertitore CMOS (3) Se V i < V T (n), T1 è OFF, T2 è ON e V 0 = V SS ; Se V i > V SS - V T (p) T2 è OFF, T1 è ON e V 0 = 0 Volts; Inoltre T1 è in saturazione se: V DS1 > V GS1 - V T (n), cioè se: V T (n) < V i < V 0 + V T (n) Mentre T2 è saturo se: V DS2 > V GS2 - V T (p), cioè se: V 0 -V T (p)< V i < V SS - V T (p)

19 Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 19 Invertitore CMOS (4)


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