Comprehensive Analytical Models of Random Variations in Subthreshold MOSFET’s High-Frequency Performances

Citation

Banchuin, R. (2018). Comprehensive analytical models of random variations. In Kim Ho Yeap and Humaira Nisar (Eds.), Complementary metal wxide semiconductor (pp.89-108). London: IntechOpen. DOI: 10.5772/intechopen.72710

ABSTRACT

Subthreshold MOSFET has been adopted in many low power VHF circuits/systems in which their performances are mainly determined by three major high-frequency characteristics of intrinsic subthreshold MOSFET, i.e., gate capacitance, transition frequency, and maximum frequency of oscillation. Unfortunately, the physical level imperfections and variations in manufacturing process of MOSFET cause random variations in MOSFET’s electrical characteristics including the aforesaid high-frequency ones which in turn cause the undesired variations in those subthreshold MOSFET-based VHF circuits/systems. As a result, the statistical/variability aware analysis and designing strategies must be adopted for handling these variations where the comprehensive analytical models of variations in those major high-frequency characteristics of subthreshold MOSFET have been found to be beneficial. Therefore, these comprehensive analytical models have been reviewed in this chapter where interesting related issues have also been discussed. Moreover, an improved model of variation in maximum frequency of oscillation has also been proposed.

Keywords: gate capacitance, maximum frequency of oscillation, subthreshold MOSFET, transition frequency, VHF circuits/systems.

บทคัดย่อ

มอสเฟตในย่านซับเทรโชลด์ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายในวงจรความถี่สูงที่กินกำลังต่ำ ประสิทธิภาพของวงจรดังกล่าวจึงขึ้นอยู่กับคุณลักษณะความถี่สูงที่สำคัญของมอสเฟต ได้แก่ ความเก็บประจุที่ขาเกท ความถี่เปลี่ยนผ่านและ ความถี่ออสซิเลทสูงสุด ทว่าความไม่สมบูรณ์เชิงกายภาพและความไม่แน่นอนแบบสุ่มของกระบวนการผลิตทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณลักษณะของมอสเฟตรวมถึงคุณลักษณะความถี่สูงต่างๆดังกล่าว ซึ่งก่อให้เกิดความไม่แน่นอนในประสิทธิภาพของวงจรความถี่สูงดังกล่าวข้างต้นอันเป็นสิ่งไม่พึงประสงค์ ดังนั้นจึงต้องมีการนำกลยุทธ์ในการวิเคราะห์และออกแบบที่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มที่กล่าวถึงมาประยุกต์ใช้ซึ่งทั้งนี้แบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของการกระเพื่อมแบบสุ่มในคุณลักษณะความถี่สูงของมอสเฟต โดยเฉพาะอย่างยิ่งมอสเฟตในย่านซับเทรโชลด์ถือว่าเป็นสิ่งที่จำเป็นเพราะฉะนั้นในบทนี้ เราจึงทำการรวบรวมและนำเสนอแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของการกระเพื่อมแบบสุ่มในคุณลักษณะความถี่สูงต่างๆของมอสเฟตในย่านซับเทรโชลด์รวมถึงถกประเด็นอื่นๆที่เกี่ยวข้องและมีความน่าสนใจ นอกจากนี้เรายังได้นำเสนอแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ที่ปรับปรุงแล้วของการกระเพื่อมแบบสุ่มในความถี่ออสซิเลทสูงสุดอีกด้วย

คำสำคัญ: ความเก็บประจุที่ขาเกท, ความถี่ออสซิเลทสูงสุด, มอสเฟตในย่านซับเทรโชลด์, ความถี่เปลี่ยนผ่าน, วงจรความถี่สูง

Link to Publication

Comprehensive Analytical Models of Random Variations|แบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของการกระเพื่อมแบบสุ่มในประสิทธิภาพความถี่สูงของมอสเฟตในย่านซับเทรโชลด์

Graduate Schools, Siam University, Bangkok, Thailand

Related

• Effects of parasitic fractional elements to the dynamics of memristor
• On The Fractional domain Generalization of Memristive Parametric Oscillators
• An SDE based Stochastic Analysis of Transformer
• A Tensor Algebraic Model of On-chip Monolithic Transformer
• Comprehensive Analytical Models of Random Variations in Subthreshold MOSFET’s High-Frequency Performances
• Time Domain FDE Based Analysis of Active Fractional Circuit
• The Analysis of Active Circuit in Fractional Domain
• Alpha Power Law Based Model of Random Variation in Nanometer FGMOSFET
• Novel expressions for time domain responses of fractance device
• Analysis of Random Variation in Subthreshold FGMOSFET