MOS管器件线性区公式分析及基础原理详解

信息来源: 时间:2022-2-22

MOS管器件线性区公式分析及基础原理详解

MOS 2模型中的线性区采用类似于MOS 1大尺寸器件公式(即Shichman-Hodges公式),仅对开启电压和有效迁移率进行修正。其表达式为:

MOS管器件线性区

其中image.png是与窄沟效应有关的系数,image.png为短沟衬偏系数,采用(1.18)公式。

由(1.38)式可见,虽然已经作了不少近似和简化,但计算公式仍然很繁。

MOS 3线性区的推导方法与MOS 2有所不同。为了公式简化,避免(1.38)式中的3/2次方项带来的计算麻烦,把image.png计算中的V(y)作为小量进行台劳展开。

MOS管器件线性区

MOS管器件线性区

其中

MOS管器件线性区

前面一项是VT(y)公式中V(y)的平方根项的一级台劳展开系数;后面一项是窄沟效应系数(见(1.25)式)。

由此可得到IDS较简洁的解析表达式:

MOS管器件线性区

但这个公式本身有严重问题,因为台劳级数展开近似式必须满足image.png,而实际的工作条件一般为image.pngimage.png这样的近似必然引入很大的误差,这也是MOS 3模型在实际中无法应用的原因。

较好的办法是用最小平方逼近法近似代替3/2次方项,其方法如下。令

image.png

则可得

image.png

image.png时,则有

image.png

将(1.41)代入(1.38)式,可得:

image.png

其中

image.png

(1.43)公式可以看成大尺寸和小尺寸器件的通用公式,两者只是VTB的公式及a中的y和η不同而已。这个公式在形式上与Sah方程很相似,只是在image.png项上增加了一个系数a。


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