A küszöb alatti vezetés - Subthreshold conduction
A küszöb alatti vezetés vagy a küszöb alatti szivárgás vagy a küszöb alatti leeresztő áram az az áram, amely a MOSFET forrása és lefolyása között van, amikor a tranzisztor alsó küszöbértékű vagy gyenge inverziós tartományban van, vagyis a kapu-forrás feszültségeknél a küszöbfeszültség alatt van . Az inverzió különböző fokainak terminológiáját Tsividis írja le.
A digitális áramkörökben a küszöb alatti vezetést általában parazita szivárgásnak tekintik olyan állapotban, amelyben ideális esetben nincs áram. A mikrovezérlésű analóg áramkörökben viszont a gyenge inverzió hatékony működési régió, az alsó küszöb pedig egy hasznos tranzisztoros mód, amely köré az áramköri funkciókat tervezik.
A múltban a tranzisztorok küszöb alatti vezetése kikapcsolt állapotban általában nagyon kicsi volt , mivel a kapu feszültsége jelentősen a küszöb alatt lehet; de mivel a tranzisztor méretével csökkentették a feszültségeket, a küszöb alatti vezetés nagyobb tényezővé vált. Valójában az összes forrásból származó szivárgás nőtt: a 0,2 V küszöbfeszültségű technológia előállítása esetén a szivárgás meghaladhatja a teljes energiafogyasztás 50% -át.
A küszöb alatti vezetés növekvő jelentőségének oka az, hogy a tápfeszültség folyamatosan csökken, mindkettő az integrált áramkörök dinamikus energiafogyasztásának csökkentése érdekében (az az energia, amelyet akkor fogyasztanak, amikor a tranzisztor bekapcsolt állapotból kikapcsolt állapotba kapcsol) , amely a tápfeszültség négyzetétől függ), és hogy a kis eszközök belsejében lévő elektromos mezőket alacsony szinten tartsák, az eszköz megbízhatóságának fenntartása érdekében. A küszöbérték alatti vezetés mértékét a küszöbfeszültség határozza meg , amely a föld és a tápfeszültség között helyezkedik el, ezért a tápfeszültséggel együtt csökkenteni kell. Ez a csökkentés segítségével kevesebb kapufeszültség swing küszöbérték alá, hogy kapcsolja ki a készüléket ki , és a küszöbérték alatti vezetés Változó exponenciálisan gate feszültség (lásd MOSFET: Cut-off módban ), úgy válik egyre jelentősebb, mint MOSFET csökken a mérete.
A küszöb alatti vezetés csak a szivárgás egyik összetevője: a szivárgás egyéb komponensei, amelyek a készülék kialakításától függően nagyjából azonos méretűek lehetnek, a kapu-oxid szivárgás és a csomópont szivárgása. A legtöbb áramkör- és rendszertervező számára követelmény lesz a szivárgási források és a szivárgás hatásainak kezelésére szolgáló megoldások megértése.
Küszöbérték alatti elektronika
Néhány eszköz kihasználja a küszöb alatti vezetést az adatok feldolgozásához anélkül, hogy teljesen be- vagy kikapcsolná. Még a szokásos tranzisztorokban is kis mennyiségű áram szivárog, még akkor is, ha azokat műszakilag kikapcsolják. Néhány küszöb alatti eszköz képes volt a szabványos chipek teljesítményének 1–1,1 százalékával működni.
Az ilyen alacsonyabb teljesítményű műveletek lehetővé teszik egyes eszközök működését a kis energiamennyiség mellett, amelyeket csatolt tápegység nélkül lehet elszívni, például egy viselhető EKG- monitort, amely teljes egészében testhőre képes működni.
Lásd még
Hivatkozások
További irodalom
- Gaudet, Vincent C. (2014-04-01) [2013-09-25]. "4.1. Fejezet. Kis fogyasztású tervezési technikák a korszerű CMOS technológiákhoz". A Steinbach, Bernd (ed.). Legutóbbi haladás a logikai tartományban (1 szerk.). Newcastle upon Tyne, Egyesült Királyság: Cambridge Scholars Publishing . 187–212. ISBN 978-1-4438-5638-6 . Letöltve: 2019-08-04 . [1] (455 oldal)