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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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Français
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%
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Mémoires
Processeurs
Autres circuits numériques (ASICs, FPGA,
)
sourc e
Rappels sur le transistor MOS
L
NMOS: diffusion N+ PMOS: diffusion P+
W
Lj
5 Département Electronique
grille Lj
drain
D IDS
Polysilicium cristallin Oxyde de silicium (Si02)
D IDS
G BVDSG BVDS VGSVGS SS Type N Type P Représentation symbolique des transistors MOS
ELP 304 Cours 3 et 4
Le transistor NMOS
IDS Régime ohmique Pente 1/RDSON
Régime saturé
VGS< VT
VTN= tension de seuil βN=μnsCoxW/L RDSON= 1/βN(VGS VTN)
6 Département Electronique
VGS= 5V VGS= 4V VGS= 3 V VGS= 2V VDS
D ID S
G BVD S VG S S Régime bloqué: VGS< VTN(isolation électrique entre drain et source) Régime passant: VGS> VTN - si VDS< VGS VTNrégime ohmique IDS= βN(VGS VTN VDS/2) VDS - si VDS> VGS VTNrégime saturé IDS=βN(VGS VTN)2/2(Ve→ ∞)
ELP 304 Cours 3 et 4
VGS= - 2V VGS= - 3V VGS= - 4V VGS= - 5V
Le transistor PMOS
VGS> VTP
Régime saturéoRhégmiimqeu e
VTP= tension de seuil = βP μpsCoxW/L RDSOP= -1/βP(VGS VTP)
IDS VDS
D IDS G BVDS
PenteVGS 1/RDSOPRégime bloqué:S VGS> VTP(isolation électrique entre drain et source) Régime passant: VGS< VTP - si VDS> VGS VTPrégime ohmique IDS= -βP(VGS VTP VDS/2) VDS - si VDS< VGS VTPrégime saturé μns≈3μpsIDS= -βP(VGS VTP)2/2(Ve→ ∞)
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Capacités parasites du transistor MOS
Grille Sourc Drain e CGlanaCB CSBSubstrat (Bulk)CDB
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) CG≈W L Cox
-les capacités des jonctions source-substrat et drain-substrat CSB≈CDB≈W LjCj
Cj: capacité de jonction par unité de surface
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9
L'inverseur CMOS
G
G
S D
D
S
VDD
Association d un transistor NMOS et d un ’ ’ transistor PMOS L aostreiS est isolée élecrtqieuemtnd e’ Sl entrée E. Étude du fonctionnement en utilisant le modèle "interrupteur" du transistor MOS
Département Electronique
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E=VDD
10
1
L'inverseur CMOS
VDDTransistor canal P : E VDD⇒VGS0 V>VT=> transistorbloquéIDS0
interrupteurouvert
STransistor canal N 0: E VDD>VT=> transistorpassantIDS0
interrupteurfermé
"1" logique sur l'entréede l'inverseur=>"0" en sortie
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E=VSS
0
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L'inverseur CMOS
VDDTransistor canal P : E VSS⇒VGSVDDVT=> transistorpassantIDS≠0
interrupteurfermé
S 1Transistor canal N : E VSSVT=> transistorbloquéIDS=0
interrupteurouvert
"0" logique sur l'entréede l'inverseur=>"1" en sortie
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