多指与单指布局(MOSFET 晶体管)

电器工程 场效应管 布局
2022-01-12 03:22:58

请提供多指(MF)与单指晶体管布局的优缺点总结?

当布局具有特定宽度和长度的 MOSFET 时,在 EDA 工具中,关于栅极的形状有两种选择:

1)单条纹(经典案例)(一根手指);
2)几个条纹(几个手指)。

假设(基于各种互联网论坛):

1)MF为高W/L或L/W晶体管的布局规划提供了更大的灵活性。换句话说,允许使布局更像方形。

2) MF 允许在需要时更好地匹配晶体管。例如,如果使用公共质心技术。

3) MF 布局降低了栅极电阻(对于 AC)。如果是这样,你能解释一下为什么吗?

4)如果存在技术限制,MF会降低栅极中的电流密度。

有知识的人可以比较这两种方法吗?

图 1:一根手指

图 1:一根手指。

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图 2:两个手指。两个晶体管并联(宽度相加)。

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图 3:两个手指。两个串联的晶体管(长度相加)。

1个回答

由于各种原因,长晶体管被分成更小的晶体管。一个原因可能是为了让它们更好地适应块的整体布局,或者只是为了拥有更好的纵横比。另一个原因是降低器件的栅极电阻。问题是栅极-沟道电容与栅极电阻形成低通,降低了开关速度。此外,由于两个指状物共享一个公共漏极,因此漏极面积也减少了,因此寄生效应也减少了。

更新:将具有一些 W/L 的晶体管拆分为具有多个指的晶体管,这样宽度 (W) 保持不变,指的长度为 L/k,其中 k 是指的总数。有效长度和宽度保持不变,但栅极现在平行,因此电阻减小。此外,栅极通常在两端接触,以降低有效电阻。

拆分晶体管可以通过使用具有单个栅极的多个晶体管或具有多个栅极指的晶体管来完成。

多指晶体管的缺点是两个相邻指的电流方向不同。例如,如果第一根手指的源位于左侧,则下一根手指的源位于右侧。晶体管的特性可以根据电流方向而改变。因此,在尝试实现良好匹配时必须格外小心。

使用多个手指来获得例如在电流镜中的缩放电流源也被认为不如具有多个单栅极晶体管,因为它们的特性略有不同。

因此,模拟设计人员必须决定哪个选项最适合给定问题。