Impacto da utilização da associação série assimétrica de transistores SOI nas características elétricas de espelhos de corrente

• Autor(a) principal: Gomes, M. F.
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/481
• topic: Transistores; Associação série simétrica; Associação série assimétrica

Este trabalho tem o objetivo de estudar o comportamento de espelhos de corrente de fonte comum implementados com Associações Séries Simétricas e Assimétricas de transistores SOI nMOSFET totalmente depletados, comparando-os com os resultados do mesmo circuito implementado com dispositivos SOI individuais. O estudo foi realizado avaliando suas características elétricas a partir de resultados adquiridos através de simulações uméricas bidimensionais e de medidas experimentais destes circuitos. Inicialmente, foram avaliadas, através de simulações numéricas bidimensionais, as características elétricas básicas de transistores SOI convencionais como tensão de limiar, efeitos de canal curto, efeitos causados por elevado campo elétrico e as características analógicas destes dispositivos. Logo após esta análise inicial, foram simuladas as associações séries de transistores SOI MOSFET, sendo elas simétricas (dois transistores com mesma tensão de limiar) e assimétricas (tensões de limiar diferentes para os dois transistores da associação). Foram demonstrados os ganhos já reportados, avaliados em estudos anteriores destas associações, tais como o aumento da transcondutância, a redução da condutância de saída e o aumento do ganho de tensão intrínseco. Também são apresentadas as características dos espelhos de corrente de fonte comum como precisão de espelhamento e os principais parâmetros que afetam esta característica em um espelho de corrente, tais como descasamento entre dispositivos do espelho de corrente, resistência e excursão de saída. Com os dispositivos analisados como transistores simples foram realizadas simulações numéricas bidimensionais através do software ATLAS para averiguar o comportamento destes em espelhos de corrente de fonte comum. Foram analisadas as características de precisão de espelhamento, descasamento entre dispositivos, resistência e excursão de saída, onde os espelhos de corrente compostos por dispositivos com associações série simétrica apresentaram comportamento semelhante ao dos espelhos de corrente formados por dispositivos SOI convencional de mesmo comprimento total de canal, com melhorias significativas somente na excursão de saída. Já os espelhos de corrente compostos por dispositivos de associações série assimétricas apresentam melhoras na excursão de saída e na resistência de saída. Posteriormente, foram realizadas simulações numéricas bidimensionais através do software ATLAS, para averiguar a influência do comprimento de canal dos dois transistores que compõem a associação série, sobre o comportamento dos espelhos de corrente de fonte comum. Para iniciar os trabalhos, foi realizada a comparação entre dispositivos SOI convencionais variando seu comprimento de canal de 1µm até 4µm e comparando estes com associações série simétricas, como também com as associações série assimétricas com mesmo comprimento total de canal (L=LS+LD, onde LS é comprimento de canal do transistor próximo à fonte e LD é o comprimento de canal do transistor próximo ao dreno). Esta comparação foi realizada através do comportamento das associações frente aos dispositivos convencionais, onde foi verificado que as associações série simétricas possuem comportamento semelhante aos transistores SOI convencionais de mesmo comprimento total de canal, porém com melhorias em algumas características como aumento da tensão de ruptura. Já as associações séries assimétricas apresentam comportamento semelhante ao do dispositivo convencional próximo à fonte e de comprimento LS, que possui alta concentração de dopantes, além de apresentar melhorias em características como transcondutância, condutância de saída e ganho de tensão, sempre quando comparados ao transistor convencional de mesmo comprimento total. Semelhantes às feitas para simulações numéricas bidimensionais, avaliando tanto transistores SOI convencionais simples como também as associações série simétrica e assimétrica aplicadas em espelhos de corrente de fonte comum, comparando estes dispositivos com as tendências obtidas através das análises realizadas para as simulações. Concluindo o estudo, comprovou-se que associações série assimétricas possuem melhor desempenho em espelhos de corrente do que transistores SOI convencionais, em parâmetros como excursão e resistência de saída, apresentando comportamento similar nos parâmetros de espelhamento