详解MOS管阈值电压与沟长和沟宽的关系及影响阈值电压的因素
概述
隨著?藝的進(jìn)步,傳統(tǒng)的??估算似乎對(duì)于深亞微?溝道的MOS管精確度太低,電路仿真結(jié)果和估算偏差太?,本?詳細(xì)介紹由Jespers所提出的gm/id法設(shè)計(jì)模擬電路,并以?個(gè)?級(jí)密勒補(bǔ)償?shù)腛TA運(yùn)放設(shè)計(jì)作為實(shí)例介紹。對(duì)于頂層的模塊例如已經(jīng)設(shè)計(jì)好的PLL、LDO、OpAmp等我們可能知道怎么去?它,怎樣將他們放在電路中,但是更底層的結(jié)構(gòu)MOS管我們?nèi)绾未_定它到底流過多少電流、需要多?的偏置?我們對(duì)MOS管建了很多模型,但是建模的速度跟不上?藝的進(jìn)步,傳統(tǒng)?算的?階模型得到的誤差?常?。我們平常使?的?信號(hào)模型和?信號(hào)模型實(shí)質(zhì)上是?種簡化的近似模型,?于幫助我們進(jìn)?定性分析和定量分析,讓我們理解電路中各參數(shù)的變化和相互之間的聯(lián)系,盡管這兩種分析會(huì)有很?的誤差,但是正是這種分析的思想,我們才有了gm、增益、零極點(diǎn)、輸?范圍、帶寬等概念。
如下圖所?,電路級(jí)模塊和晶體管級(jí)似乎就需要?些模型來進(jìn)?聯(lián)系,我們將抽象電路級(jí)剝開,晶體管靠著我們給他設(shè)定的參數(shù)正常的?作著。在gm/id法之前我們使?的是Vov法,但是這種?法已經(jīng)不適?了,因?yàn)楝F(xiàn)在的MOS管模型?乎都是短溝道模型,因此,基于Vov?法設(shè)計(jì)的偏置已經(jīng)達(dá)不到我們所預(yù)期的性能了,雖然可以利?短溝道模型的?些參數(shù)對(duì)Vov?法做?些曲線擬合,但是這變得越來越難,使得我們不得不換另?種更?之有效的?法。
MOSFET的溝道長度小于3um時(shí)發(fā)生的短溝道效應(yīng)較為明顯。短溝道效應(yīng)是由以下五種因素引起的,這五種因素又是由于偏離了理想按比例縮小理論而產(chǎn)生的。
閱值電壓VT是MOS晶體管的一個(gè)重要的電參數(shù),也是在制造工藝中的重要控制參數(shù)。VT的大小以及一致性對(duì)電路乃至集成系統(tǒng)的性能具有決定性的影響。哪些因素將對(duì)MOS晶體管的閱值電壓值產(chǎn)生影響呢?閱值電壓的數(shù),學(xué)表達(dá)式是:式中+號(hào)對(duì)NMOS管取負(fù)
總結(jié)
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