mos器件物理--mos管交流小信號(hào)模型（ppt49）-經(jīng)營(yíng)管理-全文預(yù)覽
【正文】 VGS趨于 0，積累層消失，當(dāng) VGS略大于 0時(shí)，在柵氧下產(chǎn)生了耗盡層，總電容最小。 ? 如果一個(gè) NMOS管的源、漏、襯底都接地而柵電壓接正電壓，當(dāng) VG上升并達(dá)到 Vth時(shí)在多晶硅下的襯底表面將開(kāi)始出現(xiàn)一反型層。 ? 電壓系數(shù)為 100ppm/V，溫度系數(shù) 100ppm/℃ 。 15%。 ? 這是一種與電壓相關(guān)的電容，電壓系數(shù)為 25ppm/V。 ? 在小電容時(shí)，起主導(dǎo)作用的是邊緣效應(yīng)誤差，而大電容時(shí)主要取決于氧化層誤差。 無(wú)源器件－電容 ? 在 MOS模擬集成電路中，電容也是一個(gè)不可或缺的元件，由于其易于與 MOS器件相匹配，且制造較易，匹配精度比電阻好，所以得到了較廣泛的應(yīng)用。 金 屬p場(chǎng) 氧多 晶 硅 Ⅰ 或 Ⅱ汽 相 淀 積 氧 化無(wú)源器件－薄膜電阻 ? NMOS和 CMOS的金屬柵與硅柵工藝，需要額外的工藝步驟，通過(guò)濺射方法把 NiCr、 CrSi或鉬按一定比例成分淀積在硅片的絕緣層上實(shí)現(xiàn)。制作大電阻時(shí)，可另外再加上一次光刻，用離子注入較小劑量來(lái)實(shí)現(xiàn)，其阻值可達(dá) 10千歐 /方塊。 ? 但離子注入與襯底間所形成的 pn結(jié)存在不同的反偏時(shí)，耗盡層寬度不同，因此導(dǎo)電層內(nèi)的載流子流量會(huì)發(fā)生變化，所以電阻的線性度不理想，電壓系數(shù)高，并且由于氧化層表面電荷的影響，導(dǎo)電層表面的載流子濃度也不穩(wěn)定，因此大電阻的精度受一定的限制。 n +p金 屬熱 氧 化 層p + p +n無(wú)源器件－注入電阻 ? NMOS和 CMOS金屬柵與硅柵工藝。 ? 由于阱的擴(kuò)散深度及其引起的橫向擴(kuò)散約有 5至 10微米，使電阻條不可能做得很窄。 20%，溫度系數(shù)為 500~1500ppm/℃ ，電壓系數(shù)為100~500ppm/V，所以不能用作精密電阻。 ? 在電阻設(shè)計(jì)時(shí)還需注意相對(duì)于襯底的寄生電容可能把一些高頻噪聲通過(guò)電阻疊加在有用信號(hào)上，所以在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)一些特殊電阻必須加電屏蔽（如阱接地，采用多晶電阻或雙多晶結(jié)構(gòu)）。 無(wú)源器件 電阻 ? 電阻是模擬電路的最基本的元件，在集成電路中有多種設(shè)計(jì)和制造方法，并有無(wú)源電阻與有源電阻之分。 有源電阻 1）漏輸出，源極交流接地 ? VGS是固定的，當(dāng) MOS管的漏源電壓大于柵極的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)， MOS管工作于飽和區(qū)，忽略溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，其阻值為無(wú)窮大，但實(shí)際阻值應(yīng)考慮溝道調(diào)制效應(yīng)，可用飽和薩氏方程求出： ? 而當(dāng)漏源電壓小于柵極過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)， MOS管工作于三極管區(qū)，此時(shí)的等效輸出電阻為： Do Ir ?1?)(21thGSNo VVKr ??有源電阻 2）源輸出，漏極交流接地 ? 此時(shí)柵源電壓隨輸出電壓變化，當(dāng) MOS管工作于飽和區(qū)時(shí)，其輸出電阻為 1/gm；而當(dāng) MOS管工作于三極管區(qū)時(shí)，其輸出電阻值為： 式中的 gm為器件跨導(dǎo)，而 gd則為器件導(dǎo)納。 mom grgIV 1)1(/ ??有源電阻 2）考慮襯底偏置效應(yīng) ? 如果考慮體效應(yīng)，如下圖（ a）所示，由于襯底接地電位，則有： V1＝－ V， Vbs＝－ V，其等效電路如下圖（ b）所示。 有源電阻 1）忽略襯底偏置效應(yīng) ? 首先根據(jù)飽和薩氏方程，可得到其電壓與電流特性： ? 則有： ? 上式說(shuō)明當(dāng)流過(guò)三極管的電流確定后， MOS管的二端壓降僅與幾何尺寸有關(guān) 。 IgmV1+V1V+ro有源電阻 ? 由上圖可知， MOS二極管的柵極與漏極具有同的電位， MOS管總是工作在飽和區(qū)，根據(jù)飽和薩氏方程可知其轉(zhuǎn)移特性曲線（漏極電流－柵源電壓間的關(guān)系曲線）如下圖所示。 MOS管交流小信號(hào)模型 ? 不同工作狀態(tài)（截止、飽和、線性）時(shí) MOS管的分布電容值不同，因此若進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算比較困難，但可以通過(guò)軟件模擬進(jìn)行分析。 ? 實(shí)際的模擬集成電路中 MOS管存在著二階效應(yīng)，而由于溝道調(diào)制效應(yīng)等效于漏源之間的電阻 ro；而襯底偏置效應(yīng)則體現(xiàn)為背柵效應(yīng)，即可用漏源之間的等效壓控電流源 gmbVBS表示，因此 MOS管在飽和時(shí)的小信號(hào)等效模型如圖 (b)所示。 MOS器件物理 MOS管交流小信號(hào)模型 MOS管低頻小信號(hào)模型 ? 小信號(hào)是指對(duì)偏置的影響非常小的信號(hào)。 MOS管交流小信號(hào)模型 ? 其中（ a）為理想的小信號(hào)模型。即在考慮高頻交流小信號(hào)工作時(shí)必須考慮 MOS管的分布電容對(duì)電路性的影響， ? 所以 MOS管的高頻小信號(hào)等效電路可以在其低頻小信號(hào)等效電路的基礎(chǔ)上加入 MOS管的級(jí)間電容實(shí)現(xiàn)，如圖所示。 ? MOS二極管作電阻 MOS二極管是指把 MOS晶體管的柵極與漏極相互短接構(gòu)成二端器件，如圖所示。 ? 考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，交流電阻是一有限值，但遠(yuǎn)大于在該工作點(diǎn)上的直流電阻，且其值基本恒定。 ? 但由于在模擬電路中一般交流信號(hào)幅度較小，因此，在直流工作點(diǎn)確定后，
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