【正文】 起閾值電壓與遷移率的變化，進(jìn)而影響其漏源電流。由薩氏公式兩邊對 T求導(dǎo)得： dTdVVVIdTdIdTdI ththGSDSnnDSDS)(21?????溫度效應(yīng) ?則有： ?由于溫度的變化對閾值電壓與遷移率的影響正好是反向的，漏源電流 IDS隨溫度的變化取決于這兩項的綜合，因此， MOS管的電性能的溫度穩(wěn)定性比雙極型的晶體管好 。 )21(dTdVVVTIdTdI ththGSDSDS????MOS管的小信號模型 MOS管交流小信號模型 低頻 ? 小信號是指對偏置的影響非常小的信號。 ? 由于在很多模擬電路中， MOS管被偏置在飽和區(qū)，所以主要推導(dǎo)出在飽和區(qū)的小信號模型。 ? 在飽和區(qū)時 MOS管的漏極電流是柵源電壓的函數(shù)，即為一個壓控電流源，電流值為gmVGS，且由于柵源之間的低頻阻抗很高，因此可得到一個理想的 MOS管的小信號模型，如圖（ a）所示。 MOS管交流小信號模型 低頻 DGSgmVG SDGSgmVG Srogm bVB SVB S+VB+VG S+VG S(a) (b) MOS管交流小信號模型 低頻 ?其中（ a）為理想的小信號模型。 ?實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管在飽和時的小信號等效模型如圖 (b)所示。 ?上圖所示的等效電路是最基本的，根據(jù) MOS管在電路中不同的接法可以進(jìn)一步簡化。 MOS管交流小信號模型 高頻 ?在高頻應(yīng)用時， MOS管的分布電容就不能忽略。即在考慮高頻交流小信號工作時必須考慮 MOS管的分布電容對電路性的影響。 ?所以 MOS管的高頻小信號等效電路可以在其低頻小信號等效電路的基礎(chǔ)上加入MOS管的級間電容實現(xiàn)，如圖所示。 MOS管交流小信號模型 高頻 CD BCG DGBSDCG SCS BgmVG SCG Brogm bVB SVB S++VG SMOS管交流小信號模型 高頻 ?不同工作狀態(tài)（截止、飽和、線性）時MOS管的分布電容值不同，因此若進(jìn)行詳細(xì)的計算比較困難，但可以通過軟件模擬進(jìn)行分析。 ?另外，在高頻電路中必須注意其工作頻率受MOS管的最高工作頻率的限制（即電路的工作頻率如高于 MOS管的最高工作頻率時，電路不能正常工作）。 CMOS中的有源電阻 有源電阻 ? MOS管的適當(dāng)連接使其工作在一定狀態(tài)（飽和區(qū)或是線性區(qū)），利用其直流電阻與交流電阻可以作為電路中的電阻元件使用。 ? 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。 IgmV1+V1V+ro有源電阻 ? 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。 Vt h NVG SID SVt h PVG SID SNMOS PMOS 有源電阻 (一 ) 直流電阻 ? 此時 NMOS管的直流電阻為： ? PMOS管的直流電阻為： ? 由以上兩式可以發(fā)現(xiàn)： MOS二極管的直流電阻與器件的尺寸相關(guān)，并且還取決于 VGS的值 。 2)(t h nGSNGSDGSDDSon VVKVIVIVR????2)(t hpGSPGSDGSDDSon VVKVIVIVR????有源電阻 （二） 交流電阻 ?交流電阻可以視為 MOS管的輸出特性曲線在 VDS＝ VGS時的斜率，對于理想的情況，即忽略溝道調(diào)制效應(yīng)時，其值為無窮大。 ?考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時，交流電阻是一有限值，但遠(yuǎn)大于在該工作點上的直流電阻，且其值基本恒定。 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： ? 上式說明當(dāng)流過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) 。 2)( thGSND VVKI ??NIthDSGS KVVVVD????有源電阻 ? 再根據(jù) MOS二極管的低頻小信號模型，有： V1＝ V和 I＝ V/ro＋ gmV。所以小信號工作時 MOS二極管可近似為一個兩端電阻，其值為： ? 二極管連接的 MOS管的交流電阻等于其跨導(dǎo)的倒數(shù)，且為一非線性電阻。 ? 但由于在模擬電路中交流信號幅度較小，因此，在直流工作點確定后，可以認(rèn)為其值為一恒定值。 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。 IgmV1+V1V+roM1+VD DVIgm bVb s（ a) (b) 有源電阻 ?根據(jù) KCL定理，由上圖（ b）可以得到： ?所以此時的等效電阻為： ?上式即為考慮了襯底偏置效應(yīng)與溝道調(diào)制效應(yīng)的小信號電阻，由上式可知：在考慮襯底效應(yīng)后，從 M1的源端看其阻抗降低了。 )( IrVVggombm ???mbmombmombm ggrggrggIV??????? 1111有源電阻 2 MOS管的柵極接固定偏置 ?根據(jù) MOS管的柵極所接的固定偏置的大小不同， MOS管可工作于飽和區(qū)與線性區(qū)。 ?在實際應(yīng)用中，根據(jù)輸出端不同，又可分為漏輸出與源輸出兩類工作方式。 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驅(qū)動電壓時， MOS管工作于飽和區(qū)，忽略溝道調(diào)制效應(yīng)時，其阻值為無窮大，但實際阻值應(yīng)考慮溝道調(diào)制效應(yīng)，可用飽和薩氏方程求出： Do Ir ?1?有源電阻 ?而當(dāng)漏源電壓小于柵極過驅(qū)動電壓時，MOS管工作于線性區(qū)，此時的等效輸出電阻為： )(21thGSNo VVKr ??有源電阻 2）源輸出，漏極交流接地 ? 此時柵源電壓隨輸出電壓變化，當(dāng) MOS管工作于飽和區(qū)時，其輸出電阻為 1/gm；而當(dāng) MOS管工作于三極管區(qū)時，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。且有： ? 所以此時的輸出電阻值較小。 dmo ggr ??1DSNm VKg 2?DSNthGSNd IKVVKg 2)(2 ???有源電阻 ?總之，當(dāng) MOS管在電路中作有源電阻時，一般柵接固定電位（接漏是一種特例），這時根據(jù)柵電壓大小來判定 MOS管的工作區(qū)域（飽和區(qū)與三極管區(qū)），另外，輸出的端口是源端或是漏端，其呈現(xiàn)的阻抗也不同。