MOS场效应管模型分析电路设计的基本方法

信息来源: 时间:2020-12-11

MOS场效应管模型分析电路设计的基本方法

在分析和设计MOS大规模集成电路中,计算机辅助电路模拟已成为电路设计的基本方法,电路模拟中所用的MOS场效应管模型及所取模型参数的精度,对计算机辅助设计和分析电路的结果都有很大的影响,它关系到设计值与实际值是否一致,因此,对于MOS场效应管模型的研究正在广泛地开展并且逐步地深入,电路模拟中所用的场效应管模型也在不断地修正.SPICE是电路模拟中应用最广泛的一种计算机电路分析程序,它提供了三种MOSFET管模型,MOS1是由平方律IDS-VDS 特性描述的Shichman-Hodges(9)模型,MOS2考虑了各种二阶效应,MOS3是半经验模型,本节只介绍MOS1模型,由于这种模型比较简单,具有一定的精度,因此在MOS集成电路的设计中被广泛采用。

MOS场效应管模型

图1.3-1 a为n沟MOS场效应管,它的大信号模型如图1.3-1 b所示。这种模型适合于直流、大信号瞬态特性分析。图中的G、D、S分别表示MOS的栅、漏、源级,B表示衬底。大信号模型由一个电压控制的电流源,两个二极管,两个电阻及五个电容组成,电流源ID模拟MOS场效应管的漏源电流,它受端口电压的控制;两个二极管D1、D2分别模拟衬底-漏、衬底-源两个二极管;电阻image.png分别模拟漏欧姆电阻;电容image.png栅源、栅漏、栅-衬廊之间的电容,image.pngimage.png分别模拟衬底-漏、衬底-源之间的Pn结结电容。

若把图1.3-1b中的二极管D1、D2的极性颠倒过来,便是P沟MOS管的大信号模型。

从大信号模型很容易得到MOS管的直流特性模型和交流小信号特性模型,以下我们分别进行讨论。


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