Disposition de plusieurs doigts contre un seul doigt (transistor MOSFET)

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Veuillez fournir un résumé des avantages et des inconvénients d'une disposition de transistor à plusieurs doigts (MF) par rapport à un seul doigt ?

Lors de la disposition d'un MOSFET avec une largeur et une longueur particulières, dans un outil EDA, on a deux options en ce qui concerne la forme de la porte :

1) Bande unique (cas classique) (un doigt);
2) Plusieurs rayures (plusieurs doigts).

Hypothèses (basées sur divers forums Internet):

1) MF offre plus de flexibilité dans la planification de la mise en page pour les transistors à haut W / L ou L / W En d'autres termes, permet de rendre une disposition plus carrée.

2) MF permet une meilleure adaptation des transistors, si nécessaire. Par exemple, si vous utilisez des techniques centroïdes communes.

3) La disposition MF réduit la résistance de la grille (pour AC). Si oui, pouvez-vous expliquer pourquoi?

4) MF réduit la densité de courant dans la grille s'il y a des limitations technologiques à ce sujet.

Une personne ayant des connaissances peut-elle comparer les deux approches?

Figure 1: un doigt

Figure 1: un doigt.

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Figure 2: Deux doigts. Deux transistors en parallèle (les largeurs sont additionnées).

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Figure 3: Deux doigts. Deux transistors en série (les longueurs sont additionnées).

Sergei Gorbikov
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Merci les amis. Quant à la diminution de la résistance de la porte, je l'ai lu sur un forum . Ils disent que cela est dû aux résistances de plusieurs doigts en parallèle. Mais je pense que c'est faux car la résistance de chaque porte augmente (la longueur diminue), la valeur totale devrait rester la même. Je suppose que pour les hautes fréquences, cela peut être dû à un effet cutané (la surface totale est en baisse), mais je n'en suis pas sûr.
Sergei Gorbikov
Lisez également sur Internet, que le nombre de doigts est déterminé par la densité de courant maximale à travers la porte poly. Mais encore une fois, pas sûr.
Sergei Gorbikov

Réponses:

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Les transistors longs sont divisés en plus petits pour diverses raisons. Une des raisons pourrait être de mieux les adapter à la disposition globale d'un bloc ou simplement d'avoir un meilleur rapport hauteur / largeur. Une autre raison est de réduire la résistance de grille de l'appareil. Le problème est que la capacité du canal de grille forme un passe-bas avec la résistance de grille et la vitesse de commutation est réduite. De plus, la surface de drainage est réduite car deux doigts partagent un drain commun et les parasites sont donc également réduits.

Mise à jour: Le fractionnement d'un transistor avec un peu de W / L en un transistor avec plusieurs doigts est fait de telle sorte que la largeur (W) reste la même et la longueur du doigt est L / k, où k est le nombre total de doigts. La longueur et la largeur effectives restent les mêmes, mais les portes sont maintenant parallèles et donc la résistance est réduite. De plus, les portes sont souvent mises en contact aux deux extrémités pour réduire la résistance effective.

Le fractionnement des transistors peut être effectué en utilisant plusieurs transistors avec une seule porte ou avec des transistors qui ont plusieurs doigts de porte.

Les transistors à plusieurs doigts ont l'inconvénient que la direction du courant est différente pour deux doigts voisins. Par exemple, si pour le premier doigt la source est à gauche, la source pour le doigt suivant sera à droite. Les propriétés du transistor peuvent changer en fonction de la direction du courant. Par conséquent, des précautions supplémentaires doivent être prises lors de la recherche d'une bonne correspondance.

L'utilisation de plusieurs doigts pour obtenir des sources de courant mises à l'échelle par exemple dans un miroir de courant est également considérée comme inférieure à la présence de plusieurs transistors à grille unique en raison de propriétés légèrement différentes.

Un concepteur analogique doit donc décider quelle option est la meilleure pour un problème donné.

Mario
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Merci mon pote. Bonne réponse, beaucoup d'idées. Apprécierais si vous pouviez donner plus de couleur sur 1) Pourquoi la résistance totale de la porte est-elle réduite? Rappelez-vous la formule R = r * L / W. Quand on divise une porte en doigts plus fins, la résistance de chaque doigt augmente. Donc, le résultat net de N doigts parallèles (chacun avec une résistance plus élevée) est la même résistance, n'est-ce pas? 2) Pourquoi la direction des courants est-elle différente dans chaque doigt? Quelles propriétés changent en fonction de la direction actuelle du doigt de porte? 10x. Désolé d'avoir scruté votre réponse.
Sergei Gorbikov
@Sergei Gorbikov - Voir ma mise à jour.
Mario
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Très bonne mise à jour. Re 1) Je pensais que le courant alternatif dans la grille a volé le long de l'axe vertical (faux :)), mais en effet il circule dans le sens horizontal (entre S et D), donc en effet, la résistance d'un doigt n'est pas réduite après la séparation . Re 2) maintenant clair, 10x. Marquer comme résolu en un jour si personne d'autre ne fournit plus de réponses. Merci encore.
Sergei Gorbikov
Y a-t-il un nom pour cette dépendance à la direction?
DKNguyen