cours 3 et 4

Of Siena Catherine

Description

ELP 304Cours 3 et 4Electronique des circuits numériquesSeptembre 2008Catherine Douillard, Département Électronique„„Le marché des semi-conducteursEn 2008, les ventes de semi-conducteurs au niveau mondial représentent 268 G$ (+ 5 % /2007). Prévision 2009 : 283 G$ (+ 6 % /2008)Répartition (en % des ventes) :14%Circuits intégrés9%numériquesCircuits intégrés7%analogiquesComposants discrets etcapteursComposants opto-électroniques70%2 Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4 Le marché des semi-conducteurs en 2008Répartition par secteurs d’applicationsPC/ordinateursTéléphonie17.2%mobileTéléphonie fixe7.3%43.7%Automobile7.8%Militaire+ diversindustrieGrand public7.0%17.0%3 Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4 Le marché des circuits intégrés numériques en 2008BipolaireBipolaire28,7%Mémoires(Si ou SiGe)MOS (Si)99,9%Processeurs31,1%0,1%Autres circuits40,1%numériques(ASICs, FPGA, …)4 Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4 Rappels sur le transistor MOSgrilleLLj Polysilicium cristallinjOxyde de silicium (Si0 )W2sourceLDDIDS IDSVDS VDSG BGBdrain+NMOS: diffusion NVGS VGSS+ SPMOS: diffusion PType PType NReprésentation symbolique des transistors MOS5 Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4 -é,->dopP(MOS-statNsubr-->opéN)S-dPMOLe transistor NMOSDIDSIDSVDSG BRégime ohmique V = 5VGSRégime VGSPenteSsaturéV = ...

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Extrait

ELP 304 Cours 3 et 4

Electronique des circuits numériques

Septembre 2008

Catherine Douillard, Département Électronique

Le marché des semi-conducteurs

„ 2008, les ventes de semi-conducteurs au niveauEn mondial représentent 268 G$ (+ 5 % /2007). Prévision 2009 : 283 G$ (+ 6 % /2008) „ Répartition (en % des ventes) :

2

70%

14%

Département Electronique

9%

7%

Circuits intégrés numériques Circuits intégrés analogiques Composants discrets et capteurs Composants opto- électroniques

ELP 304 – Cours 3 et 4

3

Le marché des semi-conducteurs en 2008 Répartition par secteurs d applications ’

17.2%

7.3%

7.8%

7.0%

17.0%

Département Electronique

43.7%

ELP 304 – Cours 3 et 4

PC/ordinateurs

Téléphonie mobile Téléphonie fixe

Automobile

Militaire+ divers industrie Grand public

Bipolaire (Si ou SiGe) 0,1%

4

Le marché des circuits intégrés numériques en 2008

MOS (Si) 99,9%

Département Electronique

28,7%

31,1%

40,1%

ELP 304 – Cours 3 et 4

Mémoires

Processeurs

Autres circuits numériques (ASICs, FPGA, …)

sourc e

Rappels sur le transistor MOS

L

NMOS: diffusion N+ PMOS: diffusion P+

W

L j

5 Département Electronique

grille L j

drain

D I DS

Polysilicium cristallin Oxyde de silicium (Si0 2 )

D I DS

G B V DS G B V DS V GS V GS S S Type N  Type P Représentation symbolique des transistors MOS

ELP 304 – Cours 3 et 4

Le transistor NMOS

I DS Régime ohmique Pente 1/R DSON

Régime saturé

V GS < V T

V TN = tension de seuil β N =μ ns C ox W/L R DSON = 1/β N (V GS – V TN )

6 Département Electronique

V GS = 5V V GS = 4V V GS = 3 V V GS = 2V V DS

D I D S

G B V D S V G S S Régime bloqué: V GS < V TN (isolation électrique entre drain et source) Régime passant: V GS > V TN     - si V DS < V GS – V TN régime ohmique I DS = β N (V GS – V TN – V DS /2) V DS - si V DS > V GS – V TN régime saturé I DS =β N (V GS – V TN )2/2 (V e →   ∞)

ELP 304 – Cours 3 et 4

V GS = - 2V   V GS = - 3V V GS = - 4V V GS = - 5V

Le transistor PMOS

V GS > V TP

Régime saturé o R h ég m i i m q e u   e

V TP = tension de seuil = β P   μ ps C ox W/L R DSOP = -1/β P (V GS – V TP )

I DS V DS

D I DS G B V DS

Pente V GS 1/R DSOP Régime bloqué: S V GS > V TP (isolation électrique entre drain et source) Régime passant: V GS < V TP - si V DS > V GS – V TP régime ohmique I DS =   -β P (V GS – V TP – V DS /2) V DS - si V DS < V GS – V TP régime saturé μ ns ≈3μ ps I DS = -β P (V GS – V TP )2/2 (V e →   ∞)

7 Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4

8

Capacités parasites du transistor MOS

Grille Sourc Drain e C G lanaC B C SB Substrat (Bulk) C DB

Département Electronique

Les capacités parasites influent sur les performances dynamiques des opérateurs

Elles sont de deux sortes: -la capacité de grille (grille-canal ou grille substrat) C G ≈W L C ox

-les capacités des jonctions source-substrat et drain-substrat C SB ≈C DB ≈W L j C j

C j : capacité de jonction par unité de surface

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9

L'inverseur CMOS

G

G

S D

D

S

V DD

„ Association d un transistor NMOS et d un ’ ’ transistor PMOS „ L aostreiS  est isolée élecrtqieuemtnd  e ’ S l entrée E. „ Étude du fonctionnement en utilisant le modèle "interrupteur" du transistor MOS

Département Electronique

ELP 304 – Cours 3 et 4

E=V DD

10

1

L'inverseur CMOS

V DD Transistor canal P : E V DD ⇒V GS 0 V>V T => transistorbloqué I DS 0

interrupteurouvert

S Transistor canal N 0 : E V DD >V T => transistorpassant I DS 0

interrupteurfermé

"1" logique sur l'entréede l'inverseur =>"0" en sortie

Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4

E=V SS

0

11

L'inverseur CMOS

V DD Transistor canal P : E V SS ⇒V GS V DD V T => transistorpassant I DS ≠0

interrupteurfermé

S 1 Transistor canal N : E V SS V T => transistorbloqué I DS =0

interrupteurouvert

"0" logique sur l'entréede l'inverseur =>"1" en sortie

Département Electronique ELP 304 – Cours 3 et 4