Podprahové vedení - Subthreshold conduction

Podprahový únik v nFET

Podprahové vedení nebo podprahový únik nebo podprahový odtokový proud je proud mezi zdrojem a odběrem MOSFET, když je tranzistor v podprahové oblasti nebo v oblasti s nízkou inverzí , tj. Pro napětí mezi zdrojem a prahem pod prahovým napětím . Terminologii pro různé stupně inverze popisuje Tsividis.

V digitálních obvodech je podprahové vedení obecně považováno za parazitní únik ve stavu, který by v ideálním případě neměl žádný proud. V analogových obvodech s mikropowerem je naopak slabá inverze efektivní operační oblastí a podprahová hodnota je užitečný tranzistorový režim, kolem kterého jsou navrženy funkce obvodu.

V minulosti bylo podprahové vedení tranzistorů ve vypnutém stavu obvykle velmi malé , protože hradlové napětí mohlo být výrazně pod prahovou hodnotou; ale jak se napětí zmenšovalo s velikostí tranzistoru, podprahové vedení se stalo větším faktorem. Únik ze všech zdrojů se skutečně zvýšil: u generace technologií s prahovým napětím 0,2 V může únik přesáhnout 50% celkové spotřeby energie.

Důvodem rostoucího významu podprahové vodivosti je to, že napájecí napětí se neustále zmenšovalo, a to jak ke snížení dynamické spotřeby energie integrovaných obvodů (energie, která se spotřebovává při přechodu tranzistoru ze stavu zapnuto do stavu vypnuto , který závisí na druhé mocnině napájecího napětí), a udržovat elektrická pole uvnitř malých zařízení na nízké úrovni, aby byla zachována spolehlivost zařízení. Velikost podprahového vedení je nastavena prahovým napětím , které leží mezi zemí a napájecím napětím, a proto musí být sníženo spolu s napájecím napětím. To znamená snížení méně napětí hradla houpačka pod prahovou hodnotou pro zapnutí zařízení vypnout , a jako podprahové vedení Liší exponenciálně s napětí hradla (viz MOSFET: režimu Cut-off ), se stává více a více významný jako MOSFETy zmenšit velikost.

Podprahové vedení je pouze jednou složkou úniku: dalšími únikovými složkami, které mohou mít přibližně stejnou velikost v závislosti na konstrukci zařízení, jsou únik brány-oxid a únik spojení. Pochopení zdrojů úniku a řešení pro řešení dopadu úniku bude požadavkem většiny návrhářů obvodů a systémů.

Podprahová elektronika

Některá zařízení využívají podprahové vedení ke zpracování dat bez úplného zapnutí nebo vypnutí. I ve standardních tranzistorech uniká malé množství proudu, i když jsou technicky vypnuty. Některá podprahová zařízení dokázala pracovat s 1 až 0,1 procenta výkonu standardních čipů.

Takové operace s nižší spotřebou energie umožňují některým zařízením fungovat s malým množstvím energie, které lze uklízet bez připojeného napájecího zdroje, jako je například nositelný monitor EKG, který může běžet zcela na tělesné teplo.

Viz také

Reference

Další čtení