Tiempos de retardo de propagación de la matriz de puertas

El retardo de propagación en un sistema CMOS es$\approx g_m/C$

• $g_m$es la transconductancia y tiene unidades de$1/\Omega$
• Entonces$g_m/C \approx 1/R_{eq}\cdot C$que tiene unidades de segundos

Y el transistor polarizado activamente tendrá un$g_m = u C_{ox} V_{eff} \frac{W}{L}$

• $u$= movilidad en unidades de$m^2/V\cdot S$
• $C_{ox}$es la capacitancia de la puerta de óxido en unidades de$F/m^2$
• $W$y$L$son las dimensiones del transistor
• $V_{eff}$es el voltaje de sobremarcha - ($V_{gs}-V_{th}$)

A medida que disminuye la fuente de alimentación:

• $V_{gs}$baja
• $g_m$baja
• el retardo de propagación se alarga

Una vez$V_{gs}$se acerca a la$V_{th}$luego, el transistor comienza a operar en la región del triodo y se ralentiza aún más (menor$I_d$-> aún más bajo$g_m$).

La razón básica es que la corriente del mosfet de salida aumenta cuando aumenta el voltaje de la puerta, por lo que puede cargar/descargar la capacitancia de salida más rápido, más que compensar el hecho de que la capacitancia de salida se carga a un voltaje más alto. Un efecto secundario importante es que la potencia de conmutación también aumenta.

No todo en un circuito integrado escala linealmente con el voltaje de suministro. Algunas cosas están fijadas por el proceso de fabricación y no se escalan en absoluto, como las capacitancias de las puertas de transistores individuales y los voltajes de umbral, así como las resistividades de las capas de metal y silicio.

Dado que las corrientes operativas generalmente se reducen con el voltaje de suministro, las puertas y los cables de interconexión tardan más en cambiar como resultado.