Investigation of mosfet aging modeling on an analog circuit design

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: HAYDER KHALEEL IBRAHIM AL QAYSI

Danışman: Revna Acar Vural

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tezde, nano-MOSFET transistörler çağında, "negatif kutuplama ısı kararsızlığı" gibi (NBTI)'ın temel yaşlanma mekanizmasından dolayı ortaya çıkan analog devrelerin önemli güvenirlilik sorunlarından biri ele alınmıştır. Ayrıca, 90 nano metre CMOS teknolojisi kullanılarak tasarlanan 2 katlı CMOS işlemsel kuvvetlendiricinin (Op-Amp) performans özellikleri ile ilgili, özellikle de pMOSFET transistörlerin NBTI-dan kaynaklanan eşik gerilimi (Vth) düşüşünün etkisi hakkında, araştırma ve detaylı bir analiz yapılmıştır. Tek bir pMOSFET transistörün NBTI-dan kaynaklanan eşik gerilimi (Vth) düşüşünün analizi için HSPICE da MOSFET model güvenirliliği analizi (MOSRA) kullanılmış ve 2 katlı CMOS Op-Amp lar ile ilgili tek bir pMOSFET transistörün NBTI-dan kaynaklanan eşik gerilimi (Vth) düşüşünün etkileri analiz edilmiştir. Bu prosedürü kullanarak, tek bir pMOSFET transistörünün simülasyonu yapılmış, NBTI dan kaynaklanan eşik geriliminin azalması araştırılmış ve analiz edilmiştir. Ayrıca arabelleksiz 2 katlı CMOS Op-Amp devresinin de simülasyonu yapılmış ve devrede kullanılan her bir pMOSFET'in NBTI'dan kaynaklanan eşik gerilimi (Vth) azalmasının sebep olduğu performans düşüşünün araştırması ve analizi yapılmıştır. Sonuçlar göstermektedir ki; doğrusal bölgede çalışan bir pMOSFET transistörün NBTI nedeniyle eşik geriliminin azalması, aslında uygulanan kapı-kaynak stress geriliminin değerinden (VGS) kaynaklanmaktadır. Ayrıca, bu tezde, 2 katlı CMOS Op-Amp devresinin performansındaki düşüşünün, devrede kullanılan her bir pMOSFET'in NBTI yaşlanmasından kaynaklanan eşik gerilimindeki azalmadan ziyade, arabelleksiz 2 katlı CMOS Op-Amp'ın açık döngüsüne, birim kazanç moduna ve onun uygulamalarına daha çok bağlı olduğu kanıtlanmıştır.