【正文】 ?L減小，則 IDsat增大，說明溝道長度減小，電阻減小。 DSD s a tDSD s a tD s a tD s a tTGSe f foxnD s a te f fdVLdLLLIdVdIgLLIVVLWCILLL)()1()1()(22**121*????????????????帶入，得以為有限值 102 漏區(qū)電場的靜電反饋效應(yīng) 發(fā)自漏區(qū)的電力線有部分終止在溝道載流子電荷上 ，導(dǎo)致隨漏源電壓增大 ， 溝道電子密度增大 ， 溝道電導(dǎo)增大 ， 漏源電流不完全飽和 。 溝道較短 ， 襯底濃度較低時 ， 漏 襯結(jié)和溝 襯結(jié)的耗盡層隨 VDS很快擴展 ， 103 一、 MOSFET的低頻小信號等效電路 低頻小信號模型 DSdBSmbGSmDSCVVDSDSBSCVVBSDSGSCVVGSDSDSVgVgVgVVIVVIVVIIBSGSDSGSBSDS?????????????????????????)()()(,00??BSGSII??S D G B gd DSI?GSV?BSV? DSV?GSm Vg ?BSmb Vg ?104 一、 MOSFET的低頻小信號等效電路 交流小信號等效電路 G S D B 39。gsCgsC gdC39。gdC39。bsC39。bdCTCC本征部分 MOSFET小信號參數(shù) 物理模型 S G D 0 L y 溝道 SiO2 襯底 MOSFET的 R、 C分布參數(shù)模型 105 DSdGSmDSDSdBSmbGSmDS dVgdVgdIVgVgVgI ?????? ????? 襯底偏置不變????dsdgsmd ugugi ??? dDSDS idII ???dtduCdtduCi gdgdgsgsg ??S G D 39。gdCgdCgsCgsR39。gsCSRDRdsCgsmg?dgMOSFET小信號參數(shù) 等效電路 dtduCugugi gdgddsdgsmd ???柵極電位變化引起溝道電導(dǎo)變化形成交變漏極電流 輸出交變電壓在漏導(dǎo)上形成電流 柵極電壓變化對柵漏電容充放電電流 106 S G D 39。gdC39。gsC1SR2DRgdCgsCgsRgsmg? dgB 1SR1gR 4gR2gR3gR1DR1bR4bR2bR3bR39。gbC39。bsCdsCTCCTCC39。bdC較完整的 MOSFET小信號等效電路 Cgs柵源之間分布電容的等效電容 Cgd等效的柵漏電容 Rgs對柵源電容充放電的等效溝道串聯(lián)電阻 (≈2/5Ron) Rs、 Rd源、漏區(qū)串聯(lián)電阻 CVGSchgsDSVQC????CVGDchgdGSVQC????CVVGSIgsGSDSVQC?????JFET 107 與 JFET比較： （估算）飽和區(qū)線性區(qū)中g(shù)dgsgdgscVDSIgdcVVGSIgsCCCCCCVQCVQCggGSGSDS?????????????2121J F E T0。3221。M O S F E T????????????gdGgsGgdGgscVDSchgdcVGSchgsCCCCCCCVQCVQCGSDS飽和區(qū)線性區(qū)中 Cgd定義相同，在線性區(qū)各為 CG(Cg)的一半 Cgs定義不同， JFET為 CG的一半； MOSFET為 CG 飽和區(qū) MOSFET： Cgs占大半， Cgd≈0 oxG W L CC ?QI、 Qch之與 Cgs 108 167。 MOSFET頻率特性 二、 MOSFET的高頻特性 跨導(dǎo)與頻率的關(guān)系 截止頻率 fT 最高振蕩頻率 fM 溝道渡越時間 t Cgs Rgs RL rds gmsug + + us uo ug + 等效電路 輸出特性及負(fù)載線 0?gdC飽和區(qū)輸入 輸出 +VDD RA RB RL MOST線性放大器基本電路 109 dsLdsLgmsogsgssgsgsgssgrRrRuguCRjuCjRCjuu?????????????111gs uu ?低頻時dsLdsLmssorRrRguu?????低頻低頻電壓放大系數(shù) )(msLsoLds gRuuRr ?????低頻時，當(dāng) )(飽和，溝道夾斷，溝道電阻增大 Cgs Rgs RL rds gmsug + + us uo ug + 110 高頻時 mgmsgsgsmsmsdsLdsLmsdsLdsLgsgsmssojgCRjggrRrRgrRrRCRjguu????????????????????11)()(1)(其中高頻—— 高頻下飽和區(qū)跨導(dǎo) msmsggsgsg ggCR mm 21)(,1 ??? ???? 時，當(dāng)被稱為跨導(dǎo)截止角頻率mg?21)( 也下降為低頻值高頻souu的結(jié)果實際起作用的柵壓變化高頻分壓比的變化導(dǎo)致、也是的，充放電的延遲時間產(chǎn)生通過等效溝道電阻實際上是柵源電容gsgsgsgsgCRRCm?21 )(415]32)(152[1LVVCVVCRTGSnGTGSgsgsg m????????? ???oxG W L CC ?LCW oxn ??? ??111 截止頻率 fT Cgs Rgs RL rds gmsug + + us uo ug + 39。gdC39。gsC 39。dsCig id 計算 fT的等效電路（ 3個電容） 定義：當(dāng)輸入電流 ig與交流短路輸出電流 id相等時對應(yīng)的頻率，記為 fT. 輸入回路中， Cgs的容抗隨 f的上升而減小，使 ig上升，同時 ug下降，gmug也下降。 39。39。39。1]1[gdsgsgssmsdgdgsgsgsgssgCjuCRjugiCjCRjCjCjui?????????????39。39。21gdgsgsmsT CCCgf???? ?取了一級近似 112 39。39。21gdgsgsmsT CCCgf???? ?239。39。)(432 LVVCgfCCCTGSngsmsTgdgsgs?????????時，、當(dāng)LWCVVgW L CCCoxnTGSmsoxGgs?? ?????)(32322)(415LVV TGSng m??? ??同，但本質(zhì)相同。不同，因為定義標(biāo)準(zhǔn)不相比，內(nèi)容相同，系數(shù)與 gm?跨導(dǎo)（截止角頻率）從電壓對電流的關(guān)系（電壓放大系數(shù)）定義標(biāo)準(zhǔn) 截止頻率從電流對電流的關(guān)系定義標(biāo)準(zhǔn)，要計入 3個電容 但是，它們都是 Cgs上電壓 ug隨頻率的變化關(guān)系的反映，僅角度不同。 113 寄生參數(shù)的影響： 3個電容 39。gsC — 并聯(lián)在輸入端，對 Cgs起分流作用，幫助 Cgs增大 ig 39。dsC — 并聯(lián)在輸出端，對輸出電流起分流作用， gmsug的一部分流過該電容，使 id減小 數(shù)為放大器的電壓放大系其中soV uuA ?39。gdC — 連接在輸入、輸出端之間，使輸入電容為 39。39。 )1( gdVgsgsin CACCC ????密勒效應(yīng) 11,0。000 ?????? VVosVoL AAuuAuR 故反相，與由于，實際放大器中39。)1(1 gdVsgsgssmsd CAjuCRjugi ???? ??此時39。39。39。)1(21gdVgsgsmsT CACCgf????? ?114 最高振蕩頻率 fM Cgs Rgs RL=rds rds gmsug + us ug + 計算 fM的等效電路 ig id id/2 當(dāng)功率增益 Kp=1時對應(yīng)的頻率為最高振蕩頻率 fM 當(dāng)輸入、輸出端均共軛匹配，且認(rèn)為反饋電容 時，有最大功率增益。 039。 ?gdCgsdsgsmsioPdsgsgmsLgmsLdogsgiRrCgPPKrCigRugRiPRiP?????????????222222241)(41)2()2(??輸出功率輸入功率ug 115 gsdsgsmsioP RrCgPPK ????22241? 可見，隨頻率上升， KP下降。當(dāng) KP=1時，對應(yīng)的 定義為 最高振蕩頻率 )2( MM f??? ?gsdsgsmsM RrCgf ???41Cgs： 減小，容抗上升， ug增大，使有效輸入功率增大 gms： 增大，同樣輸入條件下，輸出電流增大 rds： 增大，提高負(fù)載電阻（輸出阻抗），同樣電流下，功率提高 Rgs： 減小，提高 ug， 提高輸入效率 116 溝道渡越時間 t 指載流子從源擴散區(qū)到達(dá)漏擴散區(qū)所需時間。 溝道中各處電場不同 ?? ?????LdydVdyddydVdyd0 ?tt?t])([]2)([)()()( m a xTGSoxoxBFBFGSoxBsnVyVVCCQVyVVCyQyQyQ???????????? ?忽略了 QBmax隨 y的變化 dyydVVyVVWCIdyydVyWQyITGSoxnDSnnn)(])([()()()(????????? 常數(shù)，電流連續(xù)性）117 21212121)1(21)(])1(1)[()()(,。0)0(,0)(21)()()(])([LyVVLdyydVLyVVyVVVVVLVLyVycycyVyVVVcdyydVVyVVTGSTGSTGSDSDSTGSTGS???????????????????????時得：邊界條件：積分得)(34)1()(2 20210 TGSnLTGSnLVVLdyLyVVLdydVdyd????????? ??? ???ttt?t?25??Tgm118 167。 MOSFET頻率特性 三、提高 MOSFET頻率性能的途徑 提高遷移率 縮短溝道長度 減小寄生電容 2)(415LVV TGSng m??? ??t?t?25??Tgm39。39。39。)1(21gdVgsgsms