Calcul des courants dans les transistors en Technologie CMOS

NMOS
Tension de seuil :
VTn = VTn0 + γ n

PMOS
)
Tension de seuil :
VTp = VTp 0 − γ p

(

2φf + V SB − 2φf ≈ 1V

(

2φ f + V BS − 2φf ≈ −1V

)

▪ Régime bloqué : Si VGS ≤ VTn
IDn = 0

▪ Régime bloqué : Si VGS ≥ VTp
IDp = 0

▪ Régime ohmique : Si VGS > VTn et VDS ≤ VGS - VTn
W  V   IDn =  n  µn.Cox  VGS − VTn − DS  VDS L  2    n 

▪ Régime ohmique : Si VGS < VTp et VSD ≤ VSG - │VTp│
 Wp  V   IDp =   µp .Cox  VSG − VTp − SD  VSD  Lp  2    

▪ Régime saturé : Si VGS > VTn et VDS ≥ VGS - VTn
IDn = 1  Wn  2   L  µn.Cox [VGS − VTn ] (1 + λn VDS )  2 n 

▪ Régime saturé : Si VGS > VTp et VSD ≥ VSG - │VTp│
IDp =
2 1  Wp    µp .Cox  VSG − VTp  (1 + λp VSD )    2  Lp  

On connaît VG, VS, VD, VB avec VD ≥ VS oui

La tension de seuil VTn d'un NMOS varie si la tension source VS et la tension substrat VB sont différentes. Dans le cas d'un NMOS la tension substrat VB est la tension d'alimentation basse VSS (souvent la masse 0V) et si VSB > 0 alors VTn > VTn0

VBS = 0 ? oui non

D drain
Calculer VTn

VTn = VTn0

G grille B substrat
La tension VGS d'un NMOS doit être positive et > VTn pour qu'un courant IDn circule dans le transistor (toujours de D vers S)

IDn

S source

VGS > VTn ? oui non

Qn bloqué IDn = 0

Qn passant Calculer VDS

La tensionVDSsat = VGS – VTn est la limite entre régime saturé (linéaire) et régime ohmique

NMOS

VDS ≥ VGS - VTn ? oui non

Régime saturé Calculer IDn

Régime ohmique Calculer IDn

On connaît VG, VS, VD, VB avec VS ≥ VD oui

La tension de seuil VTp d'un PMOS varie si la tension source VS et la tension substrat VB sont différentes. Dans le cas d'un PMOS la tension substrat VB est la tension d'alimentation haute VDD (souvent 5V ou 3,3V) et si VBS > 0 alors VTp < VTp0

VSB = 0 ? oui non

source S G grille B substrat
La tension VGS d'un PMOS