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    Modeling and design of matching-critical circuits

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    Existing approaches for modeling mismatch effects in matching-critical circuits are based upon models derived under the widely accepted premise that distributed parameter devices can be modeled with lumped parameter models. It is shown in this dissertation that the lumped parameter models do not consistently reflect device performance and introduce substantial errors in matching-critical circuits if either systematic or random parameter variations occur in the channel. A new approach for characterizing the effects of both systematic and random variations in semiconductor device properties on device matching is introduced. This approach circumvents the introduction of model errors inherent in the existing approaches. A CAD tool, MOSGRAD, was developed to simulate the effects of distributed two-dimensional systematic and random variations in device parameters on the performance of matching-critical circuits. The tool is capable of predicting the performance of non-conventional circuit structures in which multiple drain and/or source regions that may or may not be rectangular and/or multiply segmented. Through the use of the tool, new current mirror layout strategies have been developed that exhibit reduced sensitivity to matching in the presence of linear parameter gradients

    Measurement And Modeling Of MOS Transistor Current Mismatch In Analog IC's

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    Modelo do descasamento (Mismatch) entre transistores MOS: [tese]

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    Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaDiversos modelos teóricos para o descasamento entre dispositivos na tecnologia MOS foram propostos desde a década de '80, sendo que geralmente estes pecam ou pela simplicidade, sendo válidos apenas sob condições de operação específicas, ou por resultarem em expressões muito complexas, o que torna necessário o uso de pesados recursos computacionais. Esta tese propõe uma abordagem inovadora para a modelagem do descasamento dos transistores de efeito de campo de porta isolada (MOSFETs), chegando a resultados melhores e mais abrangentes que outras propostas já publicadas. Para tanto, as variações microscópicas na corrente que flui pelo dispositivo, resultado das flutuações na concentração de dopantes na região ativa, são contabilizadas levando-se em conta a natureza não-linear do transistor. O resultado é um modelo compacto que prevê o descasamento com grande exatidão e de forma contínua, em todas as condições de operação do transistor, da inversão fraca à forte, e da região linear à saturação, necessitando apenas dois parâmetros de ajuste. Duas versões de circuitos de teste foram desenvolvidas e implementadas em diversas tecnologias, como forma de se obter suporte experimental para o modelo. A versão mais avançada possibilita a caracterização elétrica, de forma totalmente automática, de um grande número de dispositivos. O uso deste modelo substitui com vantagens a tradicional simulação Monte Carlo, que exige grandes recursos computacionais e consome muito tempo, além de oferecer uma excelente ferramenta de projeto manual, como é demonstrado através do desenvolvimento de um conversor digital-analógico, cujo resultado experimental corroborou a metodologia empregada
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