超大规模集成电路2017秋段成华老师第三次作业

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1、Assignment31.UsingHSPICEandTSMC0.18µmCMOStechnologymodelwith1.8Vpowersupply,plotthesubthresholdcurrentIDSUBversusVBS,andthesaturationcurrentIDSATversusVBSforanNMOSdevicewithW=400nmandL=200nm.SpecifytherangeforVBSas0to–2.0V.Explaintheresults.IDSUB和VBS的图如下图所示IDSATversusVB

2、S如下图所示：从图中可以看出，随着VBS的增加IDS在逐渐减小，其中亚阈值区域电流越来越接近0，从而使得NMOS的阈值电压上升，原先的阈值电压出在亚阈值趋于应有电流，但是现在已经没有了。这主要是因为当在源与体之间加上一个衬底偏置电压VSB时，使得源极与衬底之间形成的寄生二极管正向导通，产生一个漏电流，使得IDS减小。同时，它使强反型所要求的表面电势增加并且变为-2ΦF+VSB,从而使得NMOS导通所需要的阈值电压增大，验证了衬偏调制效应。VT=VT0+γ-2ΦF+VSB-2ΦF。阈值电压比没有衬偏的大。*SPICEINPUTFILE:

3、problem.spID-VBS.paramSupply=1.8*SetvalueofVdd.lib'C:synopsysHspice_A-2007.09tsmc018mm018.l'TT*Set0.18umlibrary.optscale=0.1u*Setlambda*.modelpchPMOSlevel=49version=3.1*.modelnchNMOSlevel=49version=3.1mnVddgatenGndbnnchl=2w=4ad=20pd=4as=20ps=4VddVdd0'Supply'Vgsngate

4、nGnddcVbsnbnGnddc.dcVbsn0-2-0.05Vgsn0.61.80.2.printdcI1(mn).end1.UsingHSPICEandTSMC0.18umCMOStechnologymodelwith1.8Vpowersupply,plotlogIDSversusVGSwhilevaryingVDSforanNMOSdevicewithL=200nm,W=800nmandaPMOSwithL=200nm,W=2µm.Explaintheresults.图中红线表示NMOS的IDS对VGS的曲线，从图中可以看出，

5、随着VGS的增大IDS的电流先为0，到后来逐渐增大，最后IDS对VGS的关系接近一个线性变化，且NMOS的导通电压约为0.43V，当VGS=0.43V的时候NMOS导通。从图中可以看出，随着VDS的增大，相同VGS下IDS在逐渐大，且增大比例越来越小，最后IDS基本达到一个恒定值，约为475uA。图中黄线表示PMOS的IDS对VGS的曲线，从图中可以看出，随着-VGS的增大IDS的电流先为0，到后来逐渐增大，最后IDS对VGS的关系接近一个线性变化，且PMOS的导通电压约为-0.45V，当VGS=-0.45V的时候PMOS导通。从图中

6、可以看出，随着-VDS的增大，相同VGS下IDS在逐渐大，且增大比例越来越小，最后IDS基本达到一个恒定值，约为428uA。*SPICEINPUTFILE:Bsim3demo1.spID-VDS.paramSupply=1.8*SetvalueofVdd.lib'C:synopsysHspice_A-2007.09tsmc018mm018.l'TT*Set0.18umlibrary.optscale=0.1u*Setlambda*.modelpchPMOSlevel=49version=3.1*.modelnchNMOSlev

7、el=49version=3.1mndrainngatenGndGndnchl=2w=8ad=40pd=8as=40ps=8mpdrainpgatepVddVddpchl=2w=20ad=100pd=20as=100ps=20VddVdd0'Supply'Vgsngaten0dcVdsndrainn0dcVgspVddgatepdcVdspVdddrainpdc.dcVgsp0'Supply''Supply/40'Vdsp0'Supply''Supply/10'.dcVgsn0'Supply''Supply/40'Vdsn0'Supp

8、ly''Supply/10'.printdcI1(mp).printdcI1(mn).end3.ThefigurebelowshowstwoimplementationsofMOSinverters.Thefirstin