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靜態(tài)功耗

發(fā)布時(shí)間:2012/2/17 21:58:37 訪問次數(shù):5210

    在理想情況下,PMOS和NMOS器件在穩(wěn)態(tài)工作狀況下不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通,因此,1IK為0。但在CMOS電路中,總是存茌有漏電流。靜態(tài)功耗主要是由漏電流引起的,漏電流的主要來源如圖1.5所示,包括以下幾種。SG7812AT-883B   

                            
    (1)亞閾值漏流(Sub-threshold Leakage,/SUB):當(dāng)晶體管處于弱反型時(shí),從漏極到源極的電流。
    (2)柵漏流(Gate Leakage,/CATE):由于柵氧隧道效應(yīng)和熱載流子注入,直接從柵電極經(jīng)過柵氧化物到達(dá)襯底的電流。
    (3)柵致漏極漏流(Gate Induced Drain Leakage,/GIDL):由于高的K,。在MOSFET的漏極形成高的場效應(yīng),而導(dǎo)致的從晶體管漏極到襯底的電流。
    (4)反偏結(jié)漏流(Reverse Bias Junction Leakage,/REV):耗盡層中由于少子的漂移以及電子/空穴對(duì)的產(chǎn)生而引起的電流。
    當(dāng)電路工藝進(jìn)入深亞微米和納米階段后,漏電流帶來的靜態(tài)功耗也成為集成電路的功耗組成的主要部分。


    減少電源電壓是降低動(dòng)態(tài)功耗的最有效的方法。隨著半導(dǎo)體工藝的按比例縮小( Scale),電源電壓VDD己經(jīng)從(低功耗器件)逐步降低。VDD的降低將導(dǎo)致低的晶體管開電流或者驅(qū)動(dòng)電流/DS,從而陣低電路的速度。如果忽略90nm以下器件中的速度飽和效應(yīng)以及其他二階效應(yīng)。

   在90nm以上的工藝中,漏流引起的靜態(tài)功耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于動(dòng)態(tài)功耗,所以在這些工藝中采用此方法比較理想。但是隨著工藝節(jié)點(diǎn)( node)進(jìn)入90nm及65nm,靜態(tài)功耗會(huì)增大到與動(dòng)態(tài)功耗相當(dāng)?shù)牡夭剑枰胶鈩?dòng)態(tài)功耗、靜態(tài)功耗及性能之間的矛盾。

 

    在理想情況下,PMOS和NMOS器件在穩(wěn)態(tài)工作狀況下不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通,因此,1IK為0。但在CMOS電路中,總是存茌有漏電流。靜態(tài)功耗主要是由漏電流引起的,漏電流的主要來源如圖1.5所示,包括以下幾種。SG7812AT-883B   

                            
    (1)亞閾值漏流(Sub-threshold Leakage,/SUB):當(dāng)晶體管處于弱反型時(shí),從漏極到源極的電流。
    (2)柵漏流(Gate Leakage,/CATE):由于柵氧隧道效應(yīng)和熱載流子注入,直接從柵電極經(jīng)過柵氧化物到達(dá)襯底的電流。
    (3)柵致漏極漏流(Gate Induced Drain Leakage,/GIDL):由于高的K,。在MOSFET的漏極形成高的場效應(yīng),而導(dǎo)致的從晶體管漏極到襯底的電流。
    (4)反偏結(jié)漏流(Reverse Bias Junction Leakage,/REV):耗盡層中由于少子的漂移以及電子/空穴對(duì)的產(chǎn)生而引起的電流。
    當(dāng)電路工藝進(jìn)入深亞微米和納米階段后,漏電流帶來的靜態(tài)功耗也成為集成電路的功耗組成的主要部分。


    減少電源電壓是降低動(dòng)態(tài)功耗的最有效的方法。隨著半導(dǎo)體工藝的按比例縮小( Scale),電源電壓VDD己經(jīng)從(低功耗器件)逐步降低。VDD的降低將導(dǎo)致低的晶體管開電流或者驅(qū)動(dòng)電流/DS,從而陣低電路的速度。如果忽略90nm以下器件中的速度飽和效應(yīng)以及其他二階效應(yīng)。

   在90nm以上的工藝中,漏流引起的靜態(tài)功耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于動(dòng)態(tài)功耗,所以在這些工藝中采用此方法比較理想。但是隨著工藝節(jié)點(diǎn)( node)進(jìn)入90nm及65nm,靜態(tài)功耗會(huì)增大到與動(dòng)態(tài)功耗相當(dāng)?shù)牡夭,需要平衡?dòng)態(tài)功耗、靜態(tài)功耗及性能之間的矛盾。

 

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2-17靜態(tài)功耗

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