mos器件物理ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-01 18:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 導(dǎo)外，gm還與幾何尺寸有關(guān)；雙極型三極管的跨導(dǎo)與電流成正比，而 MOS管的跨導(dǎo)與成正比，所以在同樣工作電流情況下， MOS管的跨導(dǎo)要比雙極型三極管的跨導(dǎo)小。 TCCVBECmVIdVdIgCE ?? ?飽和區(qū) MOS管的跨導(dǎo)與 導(dǎo)納 ? 對(duì)于 MOS管的交流小信號(hào)工作還引入了導(dǎo)納的概念，導(dǎo)納定義為：當(dāng)柵源電壓與襯底電壓為一常數(shù)時(shí)的漏極電流與漏源電壓之比，即可表示為： CVVDSDSd SBGSVIg ???? ,MOS管的最高工作頻率 ? 定義：當(dāng)柵源間輸入交流信號(hào)時(shí)，由源極增加（減?。┝魅氲碾娮恿?，一部分通過(guò)溝道對(duì)電容充（放）電，一部分經(jīng)過(guò)溝道流向漏極，形成漏源電流的增量，當(dāng)變化的電流全部用于對(duì)溝道電容充放電時(shí)， MOS管就失去了放大能力，因此 MOS管的最高工作頻率定義為： 對(duì)柵輸入電容的充放電電流和漏源交流電流值相等時(shí)所對(duì)應(yīng)的工作頻率 。 MOS管的最高工作頻率 ? C表示柵極輸入電容，該電容正比于 WLCox 。 ? MOS管的最高工作頻率與溝道長(zhǎng)度的平方成反比，因此， 減小 MOS管的溝道長(zhǎng)度就能很顯著地提高工作頻率 。 CgfvgCv mmgmgm ?? 2???)(2 2 thGSnm VVLf ?? ??二階效應(yīng) 二階效應(yīng)在現(xiàn)代模擬集成電路的設(shè)計(jì)中 是不能忽略的，主要的二階效應(yīng)有： ? MOS管的襯底效應(yīng) ? 溝道調(diào)制效應(yīng) ? 亞閾值導(dǎo)通 ? 溫度效應(yīng) 襯底偏置效應(yīng)（體效應(yīng)） 在前面的分析中： ? 沒(méi)有考慮襯底電位對(duì) MOS管性能的影響 ? 假設(shè)了所有器件的襯底都與器件的源端相連，即VBS＝ 0 ? 但在實(shí)際的模擬集成電路中，由于 MOS器件制作在同一襯底上，就不可能把所有的 MOS管的源極與公共襯底相接，即 VBS≠0 ? 例如：在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中 NMOS管的源極電位有時(shí)就會(huì)高于襯底電位（仍能保證源極與漏極與襯底間保持為反偏，使器件正常工作） 襯底偏置效應(yīng)（體效應(yīng)） ? 根據(jù)閾值電壓的定義及 MOS管的工作原理可知，MOS管要形成溝道必須先 中和 其耗盡層的電荷，假設(shè) VS＝ VD＞ VB，當(dāng) 0＜ VGB＜ Vth時(shí)則在柵下面產(chǎn)生了耗盡但沒(méi)產(chǎn)生反型層，保持 MOS管的三端電壓不變，而降低襯底電壓 VB，則 VGB增大，更多的空穴被排斥到襯底，而留下了更多的負(fù)電荷，從而使其耗盡區(qū)變得更寬，即當(dāng) VB下降、 Qb上升時(shí)， Vth也會(huì)增大。這種由于 VBS不為 0而引起閾值電壓的變化的效應(yīng)就稱為 “ 襯底效應(yīng) ” ，也稱為 “ 背柵效應(yīng) ” 。 襯底偏置效應(yīng)（體效應(yīng)） ? 在考慮襯底效應(yīng)時(shí)，其耗盡層的電荷密度變化為： ? 把上式代入閾值電壓的表達(dá)式，可得其閾值電壓為： ? 其中 Vth0是在無(wú)體效應(yīng)時(shí)的閾值電壓； ，稱為體效應(yīng)因子， γ的大小由 襯底濃度與柵氧厚度 決定，其典型值在 。 oxs u bsi CNq ?? 2?)2(2 BSfs u bsib VNqQ ??? ??????? ?????? fBSfthth VVV 220 ?襯底偏置效應(yīng)（體效應(yīng)） ?對(duì)于 PMOS管，考慮體效應(yīng)后的閾值電壓為： ?對(duì)于襯底效應(yīng)表明其襯底勢(shì)能 Vsub不需改變：如果其源電壓相對(duì)于 Vsub發(fā)生了改變，會(huì)發(fā)生同樣的現(xiàn)象。 ?????? ?????? fBSfthth VVV 220 ?襯底偏置效應(yīng)（體效應(yīng)） ? 例： ViM1VD DI1VoVoVi襯底偏置效應(yīng)（體效應(yīng)） ? 由于襯底電位會(huì)影響閾值電壓，進(jìn)而影響 MOS管的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓，所以襯底可以視為 MOS管的第二個(gè)柵（常稱背柵）。 ? 因此為了衡量體效應(yīng)對(duì) MOS管的 I/V的影響，定義一襯
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