하위임계 전도

Subthreshold conduction
nFET에서 하위threshold

서브스크레스홀드 전도 또는 서브스크리스홀드 누출 또는 서브스크리스홀드 배수 전류는 트랜지스터가 서브스크리스홀드 영역 또는 약한 반전 영역에 있을 때 MOSFET의 소스 및 배출 사이의 전류, 즉, 임계값 전압 이하의 게이트-소스 전압에 대한 전류다. 다양한 반전의 정도를 나타내는 용어는 티비디스가 설명한다.[1]

디지털 회로에서는 일반적으로 아임계 전도를 이상적으로 전류가 없는 상태에서 기생충 누출로 본다. 반면에 마이크로파워 아날로그 회로에서는 약한 역전이 효율적인 작동 영역이며, 하위 절전은 회로 기능이 설계되는 유용한 트랜지스터 모드다.[2]

과거에는 게이트 전압이 임계값을 크게 밑돌 수 있기 때문에 트랜지스터의 하위 홀드 전도가 보통 오프 상태에서 매우 작았지만, 트랜지스터 크기에 따라 전압이 감소함에 따라 서브 홀드 전도가 더 큰 요인이 되었다. 실제로, 임계 전압이 0.2V인 기술 발전에서는 누출이 총 전력 소비량의 50%를 초과할 수 있다.[3]

아임계 전도의 중요성이 커지는 이유는 집적 회로의 동적 전력 소비량(트랜지스터가 공급 전압의 사각형에 따라 온스테이트에서 오프스테이트로 전환될 때 소비되는 전력)을 줄이고 전선을 유지하기 위해 공급 전압이 지속적으로 축소되었기 때문이다.소형 기기 내부의 삼색 장으로, 기기 신뢰도를 유지하기 위한 것이다. 아임계 전도의 양은 접지 전압과 공급 전압 사이에 위치하는 임계 전압에 의해 설정되므로 공급 전압과 함께 감소해야 한다. 이 감소는 장치를 끄기 위해 임계값보다 낮은 게이트 전압의 스윙을 의미하며, 서브임계전도가 게이트 전압에 따라 기하급수적으로 변화함에 따라(MOSFET: 컷오프 모드 참조), MOSFET의 크기가 감소함에 따라 점점 더 중요해진다.[4][5]

소자전도는 누설의 한 요소일 뿐이다. 즉 기기 설계에 따라 대략 크기가 같을 수 있는 다른 누설부품은 게이트-산화물 누출과 접속부 누출이다.[6] 대부분의 회로 및 시스템 설계자는 누출 발생원과 누출의 영향을 다루기 위한 해결책을 이해해야 한다.[7]

서브스레저드 전자제품

일부 장치는 완전하게 켜거나 끄지 않고 데이터를 처리하기 위해 하위임계 전도를 이용한다. 표준 트랜지스터에서도 기술적으로 전원을 끈 상태에서도 소량의 전류가 누출된다. 일부 하위임계기기는 표준 칩의 1에서 0.1%의 전력으로 작동할 수 있었다.[8]

이렇게 낮은 전력 작동으로 일부 장치는 온전히 체온으로 작동할 수 있는 웨어러블 EKG 모니터와 같이 연결된 전력 공급 없이도 소량의 전력으로 작동할 수 있다.[8]

참고 항목

참조

  1. ^ Tsividis, Yannis (1999). Operation and Modeling of the MOS Transistor (2 ed.). New York: McGraw-Hill. p. 99. ISBN 0-07-065523-5.
  2. ^ Vittoz, Eric A. (1996). "The Fundamentals of Analog Micropower Design". In Toumazou, Chris; Battersby, Nicholas C.; Porta, Sonia (eds.). Circuits and systems tutorials. John Wiley and Sons. pp. 365–372. ISBN 978-0-7803-1170-1.
  3. ^ Roy, Kaushik; Yeo, Kiat Seng (2004). Low Voltage, Low Power VLSI Subsystems. McGraw-Hill Professional. Fig. 2.1, p. 44. ISBN 0-07-143786-X.
  4. ^ Soudris, Dimitrios; Piguet, Christian; Goutis, Costas, eds. (2002). Designing CMOS Circuits for Low Power. Springer. ISBN 1-4020-7234-1.
  5. ^ Reynders, Nele; Dehaene, Wim (2015). Written at Heverlee, Belgium. Ultra-Low-Voltage Design of Energy-Efficient Digital Circuits. Analog Circuits And Signal Processing (ACSP) (1 ed.). Cham, Switzerland: Springer International Publishing AG Switzerland. doi:10.1007/978-3-319-16136-5. ISBN 978-3-319-16135-8. ISSN 1872-082X. LCCN 2015935431.
  6. ^ l-Hashimi, Bashir M. A, ed. (2006). System on a Chip: Next Generation Electronics. Institution of Engineering and Technology. p. 429. ISBN 0-86341-552-0.
  7. ^ Narendra, Siva G.; Chandrakasan, Anantha, eds. (2006). Leakage in Nanometer CMOS Technologies. Springer Publications. p. 307. ISBN 0-387-25737-3.
  8. ^ a b Jacobs, Suzanne (2014-07-30). "A Batteryless Sensor Chip for the Internet of Things". Retrieved 2018-05-01.

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