CMOSインバータについて

質問

大学で電気電子工学の勉強をしています。
CMOSインバータについての質問なのですが、入力容量、チャネル容量、接合容量のことがよくわかりません。
それぞれ何を意味しているのでしょうか？
また、金属配線１μmあたりの配線容量とn型およびp型領域の１μm^2あたりの容量が与えられている時、それぞれの値を求めることは可能でしょうか？

的外れな質問かもしれませんがご教授お願いします。

回答No.1

rabbit_cat

いずれの用語も、定義や測定方法が完全に定まっている用語とは言いがたい（人によって定義が異なる可能性がある）と思うので、参考程度に。

入力容量
　これは、インバータの入力端子の見かけの容量です。回路設計者からすれば、この値が重要です。以下の、チャネル容量と接合容量の和と思えばいいでしょうかね。
あとは、コンタクトにつくコンタクト容量とかもありますが、これは配線容量に含めることにして、インバータの入力容量には含めないことが多いですかね。

チャネル容量
　これは、ゲートにつく容量でしょう。狭義では Cox*W*L ですかね。
　　（ゲート面積に比例する容量）
　広義では、ゲートの端につく容量、Ce*(2*W+2*L)も含むと思います。
　　（ゲート電極の周辺長に比例する容量）
　ただし、チャネル容量といったときに、どの成分を含むのか（ゲート・ソース間、ゲート・ドレイン間、ゲート・ボディ間）は、場合によると思います。インバータの入力容量といったときには、この３つの成分全てが関係してきますが、とくに、ゲート・ドレイン間の容量はミラー効果ででっかく見えるんで注意が必要です。

接合容量
　PN接合に容量ということで、ソース・ドレイン⇔ウェル間とか、ウェル⇔基板（ウェルのさらに外側）につく容量のことを言っているんだと思います。

＞金属配線１μmあたりの配線容量とn型およびp型領域の１μm^2あたりの容量が与えられている時
上の定義に従えば、この値だけでは不可能ですね。そもそも配線容量はインバータの入力容量には含めないので関係ないです。
で、チャネル容量は、上に書いたように、狭義では面積に比例する容量だけにする場合もありますが、普通は、ゲートの端につく容量も含めます。