С4.2 Подпороговый ток и статическая (standby) мощность рассеяния

По определению ток в выключенном состоянии МОПТ (подпороговый ток) – это ток утечки сток-исток, когда напряжение затвор - исток равно нулю, а напряжение сток-исток равно напряжению питания (). Из выражения (С4.1) для подпорогового тока при следует

. (С4.2)

где

. (С4.3)

В наихудшем случае напряжение сток-исток транзистора в закрытом состоянии равно напряжению питания . При этом статическая мощность рассеяния будет равна . Пусть величина . Если мы желаем, чтобы в режиме ожидания мощность рассеяния СБИС чипа, содержащего 10⁸ транзисторов, была не выше 1Вт, ток утечки одного транзистора должен быть менее 10^-8А = 10нА во всем температурном диапазоне работы транзистора.

Заметим, что ток довольно чувствителен к температуре, так как . Для 1мкм КМОП технологии с Å, равен примерно 1мкА (Заметим, что это число получено для пМОПТ; ток рМОПТ примерно в 3 раза меньше вследствие более низкой подвижности дырок). Технические условия СБИС чипа обычно рассчитываются на наихудшую температуру 100°С, когда подпороговый ток много больше, чем при комнатной температуре, поскольку не только уменьшается с увеличением температуры, но и наклон кривой (подпороговый размах) также деградирует (увеличивается) пропорционально . Типично величина подпорогового размаха составляет 100мВ/декаду при 100°С. Чтобы добиться желаемого результата и сократить величину за счет коэффициента в формуле (С4.2) величина должна быть не менее 0,2В. Поскольку имеет отрицательный температурный коэффициент , это означает, что необходимо .

Описанная картина приемлема для КМОП логических технологий. Однако в технологии динамической памяти (DRAM), где важно потребление энергии в режиме хранения, требования к току утечки более строгие: . Это означает, что необходимо для транзистора DRAM с .

Дата добавления: 2017-01-13