1.2 Строение кмдп инвертора.

Чтобы понять, как можно из транзисторов построить логические элементы, рассмотрим самый простой из них – ИНВЕРТОР (рис. 3).

Рис. 3. КМДП инвертор.

Он состоит из активной части – n-канальный транзистор, и нагрузочной –p-канальный транзистор.Xэто вход, аY– выход. Конденсатор появился из-за того, что нельзя создать идеальный транзистор – не обладающий ёмкостями между переходами. Отсюда следует, что когда к выходу одного логического элемента будет подключен другой, то на это выход “повесится” некоторая ёмкость. Именно ёе мы и должны учитывать обязательно, а иначе она может сильно испортить быстродействие; поскольку для того, чтобы на выходе появилась логическая единица, должно будет пройти какое-то время для зарядки этой ёмкости.

Такая схема работает по принципу резистивного делителя, только активная часть в зависимости от значения входа может быть открыта () или закрыта (). Тогда в первом случае, а во втором. Аналогия допустима, потому что в МДПТ затвор считается идеальным и, а также можно пренебречь током подложки. Отсюда следует, что в логическом элементе в целом ток течёт от источника питания к “земле”, причём.

Активная часть строится на n-канальных МДПТ с индуцированным каналом. Количество транзисторов равно количеству входных переменных. Принцип построения активной части: параллельное соединение транзисторов даёт логическую функцию ИЛИ (), а последовательное функцию И (). Причём действует следующее правило: если активные части соединены параллельно, то нагрузочные последовательно и наоборот (в КМДП базисе каждому активному транзистору соответствует нагрузочный). Выход берётся из места соединения активной и нагрузочной частей.

Для обеспечения быстродействия логических элементов такого же, как и у инверторов существует правило:

Ширину каждого из n последовательно соединённых транзисторов необходимо увеличить в n раз по сравнению с соответствующим транзистором в инверторе. Ширину параллельно соединённых транзисторов можно взять такую же.

p

n

Рис. 4. Простейшая структура КМДП инвертора.

N-карман сделан для того, чтобы на одной подложке (в данном случаеp-типа [КДБ-10]) можно было разместить транзисторы разных типов проводимости. Технология его изготовления такова: в подложку с концентрацией акцепторной примесипроизводится ионная имплантация примеси донорной до концентрации, сопротивление материала с таким её содержанием всё ещё значительно. Вp-подложке создаютсяn– канальные транзисторы, а вn-кармане –p– канальные.

1.3 Достоинства и недостатки кмдп ис.

Применение поликремния в качестве материала затвора – это решение проблемы совмещения затвора и области канала (поликремний является маской при имплантации примеси). При использовании алюминия как затвора, необходимо точно знать, куда наносить его.

Главное преимущество КМДП ИС – минимальное энергопотребление (). Другие преимущества перед остальными МДП ИС следующие: повышенная помехоустойчивость, возможность работать при предельных температурах и в широком их диапазоне (-60…+125 С), широкий диапазон напряжений питания (3…15В).

Структуры КМДП не лишены недостатков. Их быстродействие ниже, чем у n-МДП ИС, за счёт примененияp-канальных транзисторов. У КМДП схем имеется возможность образования паразитных каналов между рядом расположенными транзисторами одинакового типа проводимости. Это требует создания в структуреохранных колец– высоколегированные области, полностью окружающие каждый транзистор (n+ вокругp-канального илиp+ вокругn-канального), что в свою очередь увеличивает площадь схемы. Ещё один недостаток – вероятность защёлкивания: вследствие своей близости друг к другуp- иn-канальные приборы вместе могут образовывать сквозныеp-n-p-nилиn-p-n-pструктуры, которые ведут себя как кремниевые управляемые выпрямители (тиристоры), т.е. защёлкивающиеся приборы, которые обычно срабатывают от бросков тока во входной или выходной цепи. Этот бросок тока попадает в базуn-p-nилиp-n-pприбора, а раз открывшись, паразитнаяp-n-p-n– структура остаётся в этом состоянии вплоть до выключения питания. Решение проблемы защёлкивания КМДП ИС – в созданииn+-скрытых слоёв дляn-карманов.

Далее рассмотрим маршрут изготовления КМДП – структуры.