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1、第4讲 MOS管外特性和寄生电容,直流特性,（1）输入转移特性 VDS固定，ID与VGS的关系（2）输出特性 对于各种固定的VGS，ID与VDS的关系。,NMOS管测试电路,PMOS管测试电路,PMOS管实际工作时如图（a），但仿真测试时一般用图（b）,电路画法与NMOS相同，但VGS和VDS都加负压。,PMOS管输入输出特性分析文件,*-例04:ST02 PMOS 输入特性分析-*-.option post=2$输出波形文件*-.option search=d:/hspice2011/libs$指定库路径*-.lib st02.lib tt$指定模型库和入口*-.temp 25$指定环境温度
2、*-m1 nd ng gnd gnd mp w=20u l=1u vgs ng gnd 0vds nd gnd-5*-.print dc i1(m1)$记录m1第一个节点的电流*-.dc vgs 0-5 0.01.dc vds 0-5 0.01 vgs 0-5 0.5.end,PMOS管输入输出特性曲线,阈值电压测量,有多种工程定义：本课程采用“输入特性曲线斜率变化最大的点对应的电压”。,输出特性曲线,线性区和饱和区的实验划分方法,统一为:输出特性曲线中斜率变化最大的点。,一些概念问题,MOS管的理想输出特性是什么样？晶体管能够放大信号的根本原因？数字电路中MOS管主要工作在什么区？模拟电路中
3、的MOS管主要工作在什么区？,MOS管的理想输出特性,晶体管放大信号的根本原因,晶体管具有受控恒流特性。,只要输出回路电流完全由输入回路电压决定，即使k很小也能实现电压放大。,电路中的MOS管的工作区,数字电路 静态时在线性区或截止区。动态时经过饱和区。模拟电路 多处于饱和区。MOS管的饱和区相当于双极晶体管的放大区。,MOS管的动态特性,数字电路 速度（延迟）和动态功耗。模拟电路 带宽、转换速率、稳定性等。影响动态特性的根本原因 电路中存在电容。电子线路的动态特性是RC问题。,CMOS电路的速度与寄生电容的关系,如果完全没有寄生电容和电感,CMOS数字电路的速度可以无限快.如果完全没有寄生电
4、容和电感,CMOS数字电路的功耗几乎为零.结论:寄生电容是影响CMOS电路性能的主要因素.,MOS管的寄生电容无法消除,栅极寄生电容,覆盖电容,栅极与体之间的电容,TOX是栅氧化层厚度,栅极电容与MOS管的WL乘积成正比,源（漏）区寄生电容,源（漏）区与体之间存在寄生电容。源（漏）区寄生电容是PN结电容。源漏区寄生电容与源（漏）区的面积和周长称正比。仿真分析MOS电路动态特性时要给出PS,PD,AS,AD等参数。,MOS管寄生电容,任何两极之间存在电容,作为电容使用的MOS管特性,在没有好的多晶电容的工艺中，常使用MOS管（栅）作为电容。,堆积状态,当VGS0时，空穴被吸附（堆积）到栅氧化层下
5、方，相当于电容的一个极板（另一个极板为多晶）。,堆积状态的等效电容,主要的电容Cgb串联了一个较大的电阻,耗尽状态,VGS不是足够“负”，也不是足够“正”，栅氧化层下方自由电子或空穴浓度都很低，下极板情况复杂，电容随电压变化。,强反型状态,VGS足够大时，在栅氧下形成导电沟道，将源和漏连通，沟道相当于栅电容的一个极板。这种情况电容性能较好。,测量栅电容的仿真文件,*-例5：MOS管栅极电容测量-.option post=2.option search=d:/hspice2011/libs.option dccap$按直流电容计算.lib st02.lib tt*-.param PL=2.0u PW=10u*-m1 gnd ng gnd gnd mn l=PL W=PWvg ng gnd 0*-.dc vg-5 5 0.01*-.print LX18(m1)$LX18 是直流栅电容的别名.end,栅电容随VG变化的曲线,问题,NMOS管作为电容使用时该如何连接？工作在什么状态？电容的大小如何调整？,
