拉扎维第二章笔记

NMOS、PMOS

空穴迁移率约为电子的1/2,所以PMOS具有较低的电流驱动能力

MOSFET的跨导

在这里插入图片描述
如果W/L保持恒定,则gm随着驱动电压增加而线性增大;
如果W/L保持恒定,则gm随着偏置电流的增加根号增大;
如果ID恒定,gm随着过驱动电压的增大而减小。

二级效应

1.体效应

体效应就是,源极电压相对于衬底电压发生变化,引起阈值电压的变化。
对于NMOS,默认源极衬底都接地,如果VS>VB,即衬底电压更负,对于NMOS而言,更多空穴会被吸引到衬底上,留下更多的不可移动的负电荷,耗尽层宽度变大,阈值电压变大;
对于PMOS,默认源极漏极都接VDD,如果Vs<Vb,即衬底电压更正,对于PMOS而言,更多的电子会被吸引到衬底上,留下更多的不可移动的正电荷,耗尽层宽度变大,阈值电压变大。
在电路中,常用衬底电压与源极电压短接,使得Vsb=0来防止体效应。
在这里插入图片描述

2.沟道长度调制效应

沟道长度调制效应是指MOS晶体管中,栅下沟道预夹断后、若继续增大Vds,夹断点会略向源极方向移动。导致夹断点到源极之间的沟道长度略有减小,有效沟道电阻也就略有减小,从而使更多电子自源极漂移到夹断点,导致在耗尽区漂移电子增多,使Id增大的效应。
在三极管区,不存在沟道长度调制效应,沟道从源端到漏端是连续的,没有夹断,因此不存在沟道长度调制效应。
Vds对漏电流的影响非常弱,一般不用漏源电压来确定电流,总是把Vgs-Vth作为确定电流的参数,Vds对Id的影响通常被认为是缺陷。

3.亚阈值导电性

当Vgs小于Vth时,器件并不会完全关断;Vgs约等于Vth时,存在一个弱反型层,存在一些源漏电流。当Vgs小于Vth时,Id与Vgs呈指数关系
在这里插入图片描述
这里的亚阈值区还可以有另一个名字:弱反型区(weak inversion)。弱反型区和强反型区(strong inversion)的区别,也就是Vgs和Vth的大小区别,Vgs小于Vth,管子工作在弱反型区,也可以说是亚阈值区。Vgs>Vth,管子工作在强反型区。

器件版图

1、选择适当的W/L来确定跨导,L的最小值由工艺决定

NMOS与PMOS器件比较

空穴迁移率比NMOS器件差,在相同的尺寸下,PMOS的电流驱动能力与跨导更低。对于给定的器件尺寸和偏置电流,NMOS晶体管呈现出较高的输出电阻,为放大器提供更理想的电流源和更高增益。
原因:NMOS晶体管的沟道导通电阻要比PMOS小得多,沟道导通电阻的减小有助于降低开关导通损耗,提高器件的导通能力,从而使得NMOS在给定器件尺寸和偏置电流的条件下,能够展现出更高的输出电阻。

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