高周波動作 (小信号モデル)

Similar documents
弱反転領域の電荷

電子回路I_6.ppt

アナログ回路用MOSFET特性と増幅器の小信号等価回路

Microsoft PowerPoint pptx

電子回路I_8.ppt

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学7.ppt

トランジスタ回路の解析 ( 直流電源 + 交流電源 ) 交流回路 ( 小 ) 信号 直流回路 ( バイアス計算 ) 動作点 ( 増幅度の計算 ) 直流等価回路 ダイオードモデル (pnp/npn) 交流 ( 小信号 ) 等価回路 T 形等価回路 トランジスタには直流等価回路と交流等価回路がある

4端子MOSトランジスタ

Microsoft PowerPoint - semi_ppt07.ppt

Microsoft PowerPoint - semi_ppt07.ppt [互換モード]

Microsoft PowerPoint - 9.Analog.ppt

電子回路I_4.ppt

PowerPoint Presentation

3.5 トランジスタ基本増幅回路 ベース接地基本増幅回路 C 1 C n n 2 R E p v V 2 v R E p 1 v EE 0 VCC 結合コンデンサ ベース接地基本増幅回路 V EE =0, V CC =0として交流分の回路 (C 1, C 2 により短絡 ) トランジスタ

PowerPoint プレゼンテーション

例 e 指数関数的に減衰する信号を h( a < + a a すると, それらのラプラス変換は, H ( ) { e } e インパルス応答が h( a < ( ただし a >, U( ) { } となるシステムにステップ信号 ( y( のラプラス変換 Y () は, Y ( ) H ( ) X (

Microsoft PowerPoint - 集積デバイス工学5.ppt

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - 集積回路工学(5)_ pptm

Microsoft PowerPoint pptx

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - 2.devi2008.ppt

(3) E-I 特性の傾きが出力コンダクタンス である 添え字 は utput( 出力 ) を意味する (4) E-BE 特性の傾きが電圧帰還率 r である 添え字 r は rrs( 逆 ) を表す 定数の値は, トランジスタの種類によって異なるばかりでなく, 同一のトランジスタでも,I, E, 周

diode_revise

s とは何か 2011 年 2 月 5 日目次へ戻る 1 正弦波の微分 y=v m sin ωt を時間 t で微分します V m は正弦波の最大値です 合成関数の微分法を用い y=v m sin u u=ωt と置きますと dy dt dy du du dt d du V m sin u d dt

パソコンシミュレータの現状

RLC 共振回路 概要 RLC 回路は, ラジオや通信工学, 発信器などに広く使われる. この回路の目的は, 特定の周波数のときに大きな電流を得ることである. 使い方には, 周波数を設定し外へ発する, 外部からの周波数に合わせて同調する, がある. このように, 周波数を扱うことから, 交流を考える

Microsoft PowerPoint _DT_Power calculation method_Rev_0_0_J.pptx

RMS(Root Mean Square value 実効値 ) 実効値は AC の電圧と電流両方の値を規定する 最も一般的で便利な値です AC 波形の実効値はその波形から得られる パワーのレベルを示すものであり AC 信号の最も重要な属性となります 実効値の計算は AC の電流波形と それによって

アナログ用MOSトランジスタ動作の基礎 公開講座資料

<4D F736F F D2097CA8E718CF889CA F E F E2E646F63>

Microsoft PowerPoint - 2.RFMOSFETモデリング.pptx

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - H30パワエレ-3回.pptx

第 5 章復調回路 古橋武 5.1 組み立て 5.2 理論 ダイオードの特性と復調波形 バイアス回路と復調波形 復調回路 (II) 5.3 倍電圧検波回路 倍電圧検波回路 (I) バイアス回路付き倍電圧検波回路 本稿の Web ページ ht

Microsoft PowerPoint - 4.CMOSLogic.ppt

第 4 週コンボリューションその 2, 正弦波による分解 教科書 p. 16~ 目標コンボリューションの演習. 正弦波による信号の分解の考え方の理解. 正弦波の複素表現を学ぶ. 演習問題 問 1. 以下の図にならって,1 と 2 の δ 関数を図示せよ δ (t) 2

レベルシフト回路の作成

電子回路基礎

Microsoft PowerPoint - 4.1I-V特性.pptx

<4D F736F F D B4389F D985F F4B89DB91E88250>

Microsoft PowerPoint - ›žŠpfidŠÍŁÏ−·“H−w5›ñŒÚ.ppt

Microsoft Word - 付録1誘導機の2軸理論.doc

Microsoft PowerPoint - パワエレH20第4回.ppt

フィードバック ~ 様々な電子回路の性質 ~ 実験 (1) 目的実験 (1) では 非反転増幅器の増幅率や位相差が 回路を構成する抵抗値や入力信号の周波数によってどのように変わるのかを調べる 実験方法 図 1 のような自由振動回路を組み オペアンプの + 入力端子を接地したときの出力電圧 が 0 と

p.3 p 各種パラメータとデータシート N Package Power Dissipation 670mW ( N Package)

名称 型名 SiC ゲートドライバー SDM1810 仕様書 適用 本仕様書は SiC-MOSFET 一体取付形 2 回路ゲートドライバー SDM1810 について適用いたします 2. 概要本ドライバーは ROHM 社製 2ch 入り 180A/1200V クラス SiC-MOSFET

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - H22制御工学I-2回.ppt

Microsoft PowerPoint - 電力回路h ppt

s と Z(s) の関係 2019 年 3 月 22 日目次へ戻る s が虚軸を含む複素平面右半面の値の時 X(s) も虚軸を含む複素平面右半面の値でなけれ ばなりません その訳を探ります 本章では 受動回路をインピーダンス Z(s) にしていま す リアクタンス回路の駆動点リアクタンス X(s)

Microsoft PowerPoint - H22パワエレ第3回.ppt

パワー MOSFET 寄生発振 振動 Application Note パワー MOSFET 寄生発振 振動 概要 本資料はパワー MOSFET の寄生発振 振動現象と対策について述べたものです Toshiba Electronic Devices & Storage Corpo

600 V系スーパージャンクション パワーMOSFET TO-247-4Lパッケージのシミュレーションによる解析

Taro-F25理論 印刷原稿

Microsoft PowerPoint - 第3回2.ppt

微分方程式による現象記述と解きかた

BD9328EFJ-LB_Application Information : パワーマネジメント

アクティブフィルタ テスト容易化設計

<4D F736F F D FCD B90DB93AE96402E646F63>

Microsoft PowerPoint - 6.1動作速度BL.pptx

Microsoft Word - H26mse-bese-exp_no1.docx

MOSFET dv/dt 影響について Application Note MOSFET dv/dt 影響について 概要 MOSFET のドレイン - ソース間の dv / dt が大きいことが問題を引き起こすことがあります この現象の発生要因とその対策について説明します Tosh

目次 概要... 1 目次 電気的特性 静的特性 動的特性 静電容量特性 実効容量 ( エネルギー換算 ) スイッチング特性 dv/dt 耐量...

PowerPoint Presentation

スライド 1

スライド 1

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft Word - サイリスタ設計

絶対最大定格 (T a =25 ) 項目記号定格単位 入力電圧 V IN 消費電力 P D (7805~7810) 35 (7812~7815) 35 (7818~7824) 40 TO-220F 16(T C 70 ) TO (T C 25 ) 1(Ta=25 ) V W 接合部温度

社外Web版an_oscillation_parallel_mosfet_ 和文

Chapter 版 Maxima を用いた LC のインピーダンス測定について [ 目的 ] 電気通信大学 先進理工学科の2 年次後期に実施される電気 電子回路実験において L,C のインピーダンス測定を実施している この実験項目について 無料ソフトの Maxima を用い

【NanotechJapan Bulletin】10-9 INNOVATIONの最先端<第4回>

降圧コンバータIC のスナバ回路 : パワーマネジメント

Microsoft Word - Chap17

NJM78L00S 3 端子正定電圧電源 概要 NJM78L00S は Io=100mA の 3 端子正定電圧電源です 既存の NJM78L00 と比較し 出力電圧精度の向上 動作温度範囲の拡大 セラミックコンデンサ対応および 3.3V の出力電圧もラインアップしました 外形図 特長 出力電流 10

NJM78L00 3 端子正定電圧電源 概要高利得誤差増幅器, 温度補償回路, 定電圧ダイオードなどにより構成され, さらに内部に電流制限回路, 熱暴走に対する保護回路を有する, 高性能安定化電源用素子で, ツェナーダイオード / 抵抗の組合せ回路に比べ出力インピーダンスが改良され, 無効電流が小さ

<4D F736F F D208CF595A890AB F C1985F8BB389C88F CF58C9F8F6F8AED2E646F63>

Microsoft Word - 5章摂動法.doc

7 渦度方程式 総観規模あるいは全球規模の大気の運動を考える このような大きな空間スケールでの大気の運動においては 鉛直方向の運動よりも水平方向の運動のほうがずっと大きい しかも 水平方向の運動の中でも 収束 発散成分は相対的に小さく 低気圧や高気圧などで見られるような渦 つまり回転成分のほうが卓越

状態平均化法による矩形波 コンバータの動作特性解析

s ss s ss = ε = = s ss s (3) と表される s の要素における s s = κ = κ, =,, (4) jωε jω s は複素比誘電率に相当する物理量であり ここで PML 媒質定数を次のように定義する すなわち κξ をPML 媒質の等価比誘電率 ξ をPML 媒質の

半導体エンジニアのための CV( 容量 - 電圧 ) 測定基礎 キーサイト テクノロジー合同会社アプリケーション エンジニアリング部門アプリケーションエンジニア柏木伸之 Page 1

Microsoft PowerPoint 修論発表_細田.ppt

Microsoft PowerPoint - 第2回半導体工学

<8AEE B43979D985F F196DA C8E323893FA>

<4D F736F F D2097CD8A7793FC96E582BD82ED82DD8A E6318FCD2E646F63>

以下 変数の上のドットは時間に関する微分を表わしている (ex. 2 dx d x x, x 2 dt dt ) 付録 E 非線形微分方程式の平衡点の安定性解析 E-1) 非線形方程式の線形近似特に言及してこなかったが これまでは線形微分方程式 ( x や x, x などがすべて 1 次で なおかつ

多次元レーザー分光で探る凝縮分子系の超高速動力学

スライド 1

PowerPoint Presentation

Kumamoto University Center for Multimedia and Information Technologies Lab. 熊本大学アプリケーション実験 ~ 実環境における無線 LAN 受信電波強度を用いた位置推定手法の検討 ~ InKIAI 宮崎県美郷

板バネの元は固定にします x[0] は常に0です : > x[0]:=t->0; (1.2) 初期値の設定をします 以降 for 文処理のため 空集合を生成しておきます : > init:={}: 30 番目 ( 端 ) 以外については 初期高さおよび初速は全て 0 にします 初期高さを x[j]

ÿþŸb8bn0irt

アナログ回路 I 参考資料 版 LTspice を用いたアナログ回路 I の再現 第 2 回目の内容 電通大 先進理工 坂本克好 [ 目的と内容について ] この文章の目的は 電気通信大学 先進理工学科におけるアナログ回路 I の第二回目の実験内容について LTspice を用

インターリーブADCでのタイミングスキュー影響のデジタル補正技術

Microsoft Word - 8章(CI).doc

SSM6J505NU_J_

横浜市環境科学研究所

Microsoft PowerPoint - 基礎電気理論 07回目 11月30日

Transcription:

平成 9 年度集積回路設計技術 次世代集積回路工学特論資料 高周波動作 小信号モデル 群馬大学松田順一

概要 完全 QS モデル 等価回路の導出 容量評価 - パラメータモデル NQSNon-Qua-Sac モデル NQS モデルの導出 NQS 高周波用 等価回路 RF アプリケーションへの考察 注 以下の本を参考に 本資料を作成 Yann T Operaon an Moeln of he MOS Tranor Secon Eon McGraw-Hll New York 999. Yann T an oln McAnrew Operaon an Moeln of he MOS Tranor Thr Eon Ofor Uner Pre New York.

印加電圧の定義 バイアス [c] と小信号の電圧 / 電流成分 G G S D S B D S B D

小信号チャージング電流 4 小信号チャージング電流の表現 a a lk kl o l K kl o K K kk k l 一般に 動作点での容量

容量の関係式 5 a a a a となる これから 以下を得る を使うと とし となる また であるから となり とすると G S B D G S D B

容量の関係式 6 a a に関し以下を得る また 容量の関係をまとめると 以下を得る 同様に以下を得る

小信号等価回路 チャージング電流 a a 7

小信号等価回路 チャージング + 輸送電流 a a 8

小信号等価回路 変形 9 a 同様に 以下を得る

完全 QS 小信号等価回路 簡易版から追加

ドレインへの小信号印加等価回路 G G S D S D B B

ゲートへの小信号印加等価回路 G G S B D S D B

容量の評価 5 6 8 4 : T GS o D D SB B S SB T SB W Q が小さい場合 近似が良い が大きく : 定数 の微分は無視 との仮定の導出と T GS B D o G D 5 6 8 4 は以下になる と

容量の評価 4 5 4 5 4 8 6 o D S T GS o S S o G B T GS SB o B B W Q W Q の導出は である また これは の導出

容量の評価 5 5 4 5 5 SB T o SB c GS SB c SB GS SB o k が小さい場合以下を得る とが大きく になる また では となったが チャージ シート モデルを用いた正確な計算ここで に変える を以下の精度を上げるには が大きい場合に精度が悪くなる とが小さく は の各値は以下になる

. SB = Non-auraon Sauraon 倍 T.5.5.6.9 wh GS 6

. SB = Non-auraon Sauraon T.5.5.6.9 wh GS 7

. SB = Non-auraon Sauraon 倍 T.5.5.6.9 wh GS 8

. SB = Non-auraon Sauraon T.5.5.6.9 wh GS 9

非飽和領域での各容量ケ ート側容量基板側容量ケ ート ~ 基板間容量ト レイン ~ ソース間容量ト レイン / ソース容量 lk kl lk kl の場合 一般に の場合 6 o o SB c o o W W での容量

飽和領域での各容量 o SB c SB c o o SB c o W W W 5 5 5 4 5 4 る での容量は 以下とな 5 4 5 4 5 5 4 SB c o o o o o W ドレイン側容量ソース側容量ケ ート ~ 基板間容量ト レイン ~ ソース間容量

パラメータモデル 電流 電圧表現 : 小信号 小信号等価回路 M co e M

パラメータの定義

パラメータを用いた電流表現 4 l n l k kl n は以下の式で表される である これから同様に ここで は以下の式で表される 小信号等価回路が線形であるため

は以下の式で表される と同様にまた 電流に関して以下の関係がある パラメータの間には 以下の関係がある パラメータを用いた電流表現 5 l k kl

ソース参照 パラメータモデル 6

パラメータを用いた電流表現 7 は以下の式で表される これから同様に とは以下の如く変形される また

基板参照 パラメータモデル 8

パラメータを用いた電流表現 4 9 同様に以下が導かれる 電流に関して以下の関係がある

一般的な パラメータモデル - - - - - - 完全 QS 小信号の場合

U U Q Q W Q Q Q Q W Q Q c S BS FB GS o G G o S FB GS o G B B S BS o B B S SB バイアス印加すると 簡単化されたソース参照モデル 直接導出 の結果からの微分は無視する またはの に関し以下を仮定する NQS 強反転モデル :c B o G SB B S SB GB GS Q Q Q Q

NQS 強反転モデル :c D o D o D D o S U U U U U U U W U U W c U U W U WQ WQ を解くと 以下を得る に関する上 式からの場合 以下になる となる まで積分すると である 上式をからの場合 は 以下になる チャネル内の点における電流

NQS 強反転モデル :c c B G BS FB GS BS FB GS S BS FB GS S U U 成分に関し 以下とする となる また ここでであるから となる また ドレイン端では であるから ソース端では

NQS 強反転モデル 4: 時間変化 大信号 4 u W u W u u W W Q o S BS FB GS o B B S BS o B G G o S FB GS o G となる 電流連続の式から以下を得る は また 電流全量 大信号 の時間変化はそれぞれ以下で表される B B G G D 以下が端子電流である

NQS 強反転モデル 5: 時間変化 小信号 5 u U u Q Q Q Q B B B B G G G G BS BS GS GS 上記電圧による他の時間変化量を以下の如く得る 小信号 バイアス量 全変化量全端子電圧を以下で定義する

NQS 強反転モデル 6: 時間変化 小信号 6 W W Q W Q W Q Q Q Q G G G c o c o o S FB GS o o c S FB GS o G から 以下を得る となる また となるため ゲート電荷をバイアスと小信号部分に分けて表すと

NQS 強反転モデル 7: 時間変化 小信号 7 W Q c o c o S BS o c S BS o B BS BS BS S BS o B また 同様に以下も得る になるため 以下を得る とすると の中の ルートの表現をテイラー展開して空乏層電荷に関して 同様の表現を得るために

NQS 強反転モデル 8: 時間変化 小信号 8 を得る これらは 境界条件になる であるから は ソースで ドレインで処理をして整理すると 以下を得る と同様のに関しても ルートの表現に u u u u c c c c B

NQS 強反転モデル 9: 時間変化 小信号 9 u W U u U W u u u U U U W u U u U W u W o o o o から以下を得る を得る また であるから 内の最後の項を無視すると を求める

NQS 強反転モデル : 時間変化 小信号 4 u W u W W o o c o は以下になる となる 同様に となる また ゲートの小信号電流は ドレインの小信号電流は u u c c

NQS 強反転モデル : 指数関数励起 4 e e e e e U u e e e これらの小信号に関連した式は線形であるから 以下を得る 印加電圧を以下の如くとする

指数関数励起のある場合の関係式 4 U W U W U U WU U U W o o o o

小信号電流値 の表現 4 D N D N D N D N D N D N D N D N D N D n n n N D N N N D N N N D N N N kl kl kl kl である また パラメータと以下により関連付けられる ここで は以下の如く表される l k

一般的な パラメータモデル 等価回路 との関連付け パラメータの は直接関連付けられる 他のパラメータは 以下によって関連付けられる 44

NQS の場合の パラメータ 45 4 a 5 4 4 5 8 5 5 5 8 5 5 4 T GS ソース側の ドレイン側の

低周波の場合の パラメータ 46 が成立する が大きい場合 が小さく またはまた となり 高周波モデルが低中間周波モデルに一致する 低周波の場合 / SB T SB GS SB T o SB c

NQS の場合の パラメータの近似 47 近似方法 が の ソース側の ドレイン側の は他に比べて小さい 主モードであるが の中ではは小では 非飽和領域且つ飽和領域では 但し a a a a a 4

パラメータの等価回路 48

NQS 小信号等価回路 時定数の関係 R R R R R R 抵抗の関係 R kl W o o GS T R a R 49

インダクタンス成分の解釈 G 強反転状態 : チャネルは均一抵抗 o S o B D o A と B で同じ A S D 4 o B S D 5

完全 QS モデルと NQS モデルの比較 5 は無視する モデルになる 但し モデルは完全となり であるから モデルの場合 となる 完全 であるから の場合 QS NQS QS

複素数係数を用いない等価回路 R R.. R R R R R R + - + - a R R 5

飽和領域での等価回路 o R 5.75 R 5 o.75 o a 5

の規格化された大きさと位相. ω.5.. a lo a.5 45 9. a: 低 / 中間周波モデル ~ω / : 完全 QS モデル ~ω / c:nqs 高周波 モデル ~ ω : 高次項含むモデル ~ω c a c lo a GS T M. Baher an Y. T A all-nal c-o-hh-freuenc nonua-ac oel for he four-ernal MOSFET al n all reon of operaon EEE Tranacon on Elecron Dece ol. ED- pp. 8-9 Noeer 985. 54

完全トランジスタの小信号モデル R e R e4 R e e R e e Re Re R e R e NQS 小信号等価回路 真性トランシ スタ部分 e e e e R e Re R R e e4 55

完全トランジスタの小信号モデル 実用的 R e R e e e NQS 小信号等価回路 真性トランシ スタ部分 e e e R e R e 56

ソースと基板を短絡した場合の小信号モデル : 飽和状態 G e R e SB D R e R e e 57

ゲート抵抗の分布 片側コンタクトの場合の実効ゲート抵抗 R e eff W R eal W ran ource ae 両側コンタクトの場合の実効ゲート抵抗 R e eff W R D G R e W R e W R e W R e W R e W S 58

トランジション周波数評価回路 出力電流 o R e 真性 + 外部容量 o / を流れる電流 無視 / 59

トランジション周波数 6 W W W T T o T GS T T o T GS o T o T o o a a は以下になる から 速度飽和がある場合 は以下になる とすると 速度飽和がない場合 から 以下になる は トランジション周波数である この場合の利得は に流れる電流を無視してある したがって となる ここで である また 出力電流ははを使うと ゲート ~ グランド間の電圧真性部分と外部の容量成分を含めたゲート ~ グランド間の容量

最大周波数 6 マルチコンタクト デバイスの分割 寄生容量に注意 シリサイドゲート メタルゲート を大きくする を小さくすることが となる がとなる これがのところのは一方向フィードバックのない 場合の 最大周波数 : a a a T a 4 4 Gan Power Power npu / Power oa Gan Power Gan Power : Freuenc Gan Power Un eff e eff e e e e T eff e T T e R R R R R R R