MOSFET结构的等效电路参数符号及电路分析

信息来源: 时间:2022-1-19

解析MOSFET结构的等效电路参数符号及电路分析

作为研究MOSFET射频放大能力的序曲,应当描绘一下器件的等效电路,具体采用如下方法。从物理的角度来研究器件,而且希望找出器件结构与某些电学特性(这些电学特性可用分立的元件来描述。)之间的关系。图6-1为器件几何结构的示意图,图中也说明了器件有关的电学特性。

MOSFET结构的等效电路

如果图6-1的所有元件都考虑的话,只要根据场效应沟道电导为栅-源电压图数的事实就可以随想一个MOSFET的模型。漏-源之间的电导(作为栅压的函数)可以用跨导来描述,跨导的单位如欧姆的倒数或者叫欧姆。如果gm标记其跨导,那末,gmEG(EG为外加的栅压)就具有电流的量纲。因而,器件中与电场效应结果有关的电流源为gmEG。把所有分立元件置于MOS结构中相适的位置就可得到图6-2所示的等效电路。

所用的符号定义如下:

Cch    为栅到村底的有效沟道电容,源和衬底同时接地时,它就和CGS加在一道。

CDS    为漏-源电容,如果源和衬底接地,此电容也包含反向偏置的漏二极管的并联电             容。

CGD    为栅-漏负反馈电容。

CGS    为栅-源电之固所形成的二极管。

DDB   为扩散漏区和衬底之间所形成的二极管。

DSB   为栅-源电压,如果源和衬底连在一起,也可以看成是栅-衬底电压。

gm   为跨导。

Rch    为栅-衬底的有效串联电阻。

RD     为动态漏-源电阻。

RGDL  为栅-漏洩漏电阻。

RGSL  为栅-源洩漏电阻。

MOSFET结构的等效电路

图6-2的等效电路对于分析周题显得过于繁复,可以将它简化。如果源和衬底速接起来(一般都是这样),二极管DSB就短路掉。另外,在通常的偏压条件下,二极管DDB总是反向偏置的。倘若把反向偏置下的电容与CDS合併,那么DDB就可以从等效电路中移去。(值得一提如果谈及P-沟道元件,两个二极管的取向就反过来,但是,如果元件适当地加上偏压同时具有共源-衬底连接,如前所述。同样可以把两个二极管从电路中取出,这样,等效电路对于P-和N-型两种元件都可以适用。)

在RF的频率,CGD的导纳比RGDL要大得多,因而后者可以移去。在共源-衬底的情况,Cch与CGS并联;它们并联组合的结果,即为栅到源的输入电容,用Cin来标记。经过这样简化最终得到的等效电路示于图6-3。

MOSFET结构的等效电路

应当记住,图6-3的电路为P-沟道或N-沟道MOSFET(漏和衬底为公共的)工作在饱和区时的高频模型,其中只有元件的数值随结构以及几何尺寸不同而变化。


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