طراحی و تحلیل پارامتری تقویت کننده عملیاتی در تکنولوژی های CMOS و CNFET

تخفیف ویژه

چکیده

رشدسریعفناوریساختمدارهایالکترونیکیوورودبه مرزفناورینانو،همراهبامزایایدورازانتظاریکهبرایاینفناوریبهدنبالداشته،چالشهایفراوانیرانیزفرا رویمتخصصینالکترونیکقرارداده است. برخیازاینچالشها مربوطبهفرآیندوفناوریساختمدارهایالکترونیکیوبخشی نیزمربوطبهکوچکشدنابعادترانزیستورهااستکهپایهو اساسآنهامیباشد. افزایشاینمسائلپژوهشگرانرابهفکر جایگزینیموادجدیدیبهمنظوراستفادهدرمدارهای الکترونیکیانداخت،کهبهجایاستفادهازترانزیستورهاو ابزارهایسیلیکونیکهباچنینمحدودیتهاییروبرواست،از مواددیگریاستفادهکنند. یکیاز محتملترینجایگزینهایCMOS،ترانزیستورهایمبتنیبرنانولوله های کربنی (CNFET)است،کهشاملنانولوله هایتکجدارهنیمه هادیهمجواراست کهبهدلیلخاصیتالکترونیعالی،قابلیتجایگزین شدنبرمداراتCMOSسیلیکونیرادارد. ازاينترانزيستوردرساختاريکOPAMPاستفادهشدهاست. در این پایان نامه ابتدا ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله های کربنی (CNFET) ،تاریخچه ،مزایا و محدودیت های آن ها را به طور اجمال مورد بررسی قرار می دهیم. در ادامه به مطالعه ،طراحی و تحلیل CMOS-OPAMP می پردازیم و با استفاده از HSPICE در تکنولوژی 50nm مشخصه های تقویت کننده را شبیه سازی می کنیم.سپس ترانزیستورهای مبتنی بر سیلیکون(SI-FET) را با ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله کربنی(CNFET) جایگزین می کنیم تا CNFET-OPAMPایجاد گردد و با استفاده از مدل فشرده استانفورد برای ناحیه کانال درونی نانولوله های تک دیواره ای(SWNTs) در ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانولوله کربنی (CNFET) ،مشخصه های CNFET-OPAMP را شبیه سازی می کنیم و در پایان مقایسه ای بین مشخصه های CMOS-OPAMP و CNFET-OPAMPارائه می دهیم که35% افزایش در بهره حلقه باز،266% افزایش GBP،افزایش PM ،افزایش CMRR به میزان 114% ،افزایش سرعت تغییر خروجی به میزان 62% و کاهش 476% در توان مصرفی را نشان می دهد.

کلمات کلیدی: ترانزیستور مبتنی بر نانولوله کربنی(CNFET)، تقویت کننده عملیاتیcmos(CMOS-OPAMP) و تقویت کننده عملیاتی مبتنی بر نانولوله کربنی (CNFET-OPAMP)،GBP ،CMRR،سرعت تغییر خروجی(Slew Rate)،زمان نشست(Settling Time)

فهرست مطالب

چکیده1

فصل اول:کلیات تحقیق

1- بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق. 3

1-1 تکنولوژی های مورد استفاده5

1-1-1 نانولوله های کربنی. 5

1-1-2نانو سیم های سیلیکونی. 6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1 ساختار ترانزیستور مبتنی بر نانولوله کربنی.. 11

2-2 کاربرد نانولوله کربنی در نانو الکتریک... 13

2-3 روشهای تولید و رشد نانولوله کربنی.. 14

2-4 ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانولوله های کربنی.. 16

2-4-1روال ساخت ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله های کربنی. 18

2-5مزایای استفاده از ترانزیستورهای مبتنی بر نانو لوله های کربنی.. 19

2-6 چالش های استفاده از ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله های کربنی.. 20

2-6-1 تغییر پذیری در قطر نانولوله های کربنی.. 21

2-6-2 تراکم بسته بندی نانولوله ها23

2-6-3 فاصله بین نانولوله های کربنی مجاور و تغییر پذیری آن. 24

2-6-4 نامرتبی در نانو لوله ها24

2-6-5 وجود اتصالات SB بین سورس و درین و نانولوله ها24

2-6-6 رشد ناخواسته فلز در نانو لوله ها25

فصل سوم: روش تحقیق

1- مقدمه. 27

3-1op-amp دو طبقه. 28

3-1-1 بهره حلقه باز فرکانس پایین AOLDC. 30

3-2-1 نرخ مد مشترک ورودی.. 31

3-1-3 توان مصرفی.. 32

3-1-4سویینگ خروجی.. 32

3-1-5آفست.. 32

3-2جبران سازی op-amp. 33

3-1-2حذف صفر. 43

3-2-2 جبران سازی برای عملکردهای با سرعت بالا. 45

3-3سرعت تغییرات خروجی (Slew Rate). 51

3-4 CMRR 53

3-5PSRR. 55

3-6 خلاصه مقادیر cmos op-amp. 57

فصل چهارم: نتایج

4-1 ساختار مبتنی بر ترانزیستورهای نانولوله کربنی.. 60

4-2 cnfet op-amp دو طبقه. 62

4-3 بهره حلقه باز cnfet op-amp. 64

4-4پاسخ فرکانسی cnfet op-amp. 65

4-5پاسخ پله cnfet op-amp. 66

4-6شبیه سازی CMRR در cnfet op-amp. 67

4-7خلاصه پارامترهای cnfet op-amp. 68

فصل پنجم:بحث و نتیجه گیری

5-1 مقایسه پارامترهای cmos&cnfet op-amp..............................................................................................................70

5-2 نتیجه گیری.....................................................................................................................................................................70

5-3 کارهای آینده ................................................................................................................................................................71

منابع. 72

چکیده انگلیسی.. 78

         چکید