mos器件物理--mos管交流小信號(hào)模型ppt49-經(jīng)營管理-展示頁
2024-08-28 15:05本頁面
【正文】 ?????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)與三極管區(qū)。 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。所以小信號(hào)工作時(shí) MOS二極管可近似為一個(gè)兩端電阻，其值為： 由上式可以看出： ? 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。 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)(t h nGSNGSDGSDDSon VVKVIVIVR????2)(t h pGSPGSDGSDDSon 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(shí)的斜率，對(duì)于理想的情況，即忽略溝道調(diào)制效應(yīng)時(shí)，其值為無窮大。 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。 CD BCG DGBSDCG SCS BgmVG SCG Brogm bVB SVB S++VG S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，但可以通過軟件模擬進(jìn)行分析。 DGSgmVG SDGSgmVG Srogm bVB SVB S+VB+VG S+VG S(a) (b) MOS管交流小信號(hào)模型 MOS管高頻小信號(hào)等效電路 ? 在高頻應(yīng)用時(shí)， MOS管的分布電容就不能忽略。 ? 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。 ? 在飽和區(qū)時(shí) MOS管的漏極電流是柵源電壓的函數(shù)，即為一個(gè)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(gè)理想的 MOS管的小信號(hào)模型，如圖所示。 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)。 ? 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(hào)模型。 MOS管交流小信號(hào)模型 ? 其中（ a）為理想的小信號(hào)模型。 ? 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。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。 ? 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(shí)，電路不能正常工作）。 ? 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。 Vt h NVG SID SVt h PVG SID SNMOS PMOS 有源電阻 (1) 直流電阻 ? 此時(shí) 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。 ? 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。 2)( thGSND VVKI ??NIthDSGS KVVVV D????有源電阻 ? 再根據(jù) MOS二極管的低頻小信號(hào)模型，有： V1＝ V和 I＝ V/ro＋ gm
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