E/EMOS瞬態(tài)響應(yīng),MOS晶體管理論上是一種很快的開關(guān)器件,然而實(shí)際MOS電路的開關(guān)速度要比理論慢得多,其主要原因是電路存在著較大的寄生電容。圖2-19是一個(gè)飽和負(fù)載倒相器電路,在圖上標(biāo)出了各種寄生電容。其中image.png表示輸入端的溝道電容、柵源電容和布線電容的等效電容;image.png表示輸出端的柵漏電容、源漏電容和布線電容的等效電容;image.png表示下一級電路的輸入電容。ima
E/EMOS瞬態(tài)響應(yīng),MOS晶體管理論上是一種很快的開關(guān)器件,然而實(shí)際MOS電路的開關(guān)速度要比理論慢得多,其主要原因是電路存在著較大的寄生電容。圖2-19是一個(gè)飽和負(fù)載倒相器電路,在圖上標(biāo)出了各種寄生電容。其中image.png表示輸入端的溝道電容、柵源電容和布線電容的等效電容;image.png表示輸出端的柵漏電容、源漏電容和布線電容的等效電容;image.png表示下一級電路的輸入電容。ima
MOS倒相器的瞬態(tài)響應(yīng)1、開關(guān)時(shí)間 與E/DMOS倒相器的情況相同,輸入電平由“0”跳變到“1”,或從“1”跳變到“0”的瞬間,E/D MOS倒相器在由截止變?yōu)閷?dǎo)通或由導(dǎo)通變?yōu)椴弥沟倪^程中,都要通過負(fù)載電容image.png放電或充電。
MOS倒相器的瞬態(tài)響應(yīng)1、開關(guān)時(shí)間 與E/DMOS倒相器的情況相同,輸入電平由“0”跳變到“1”,或從“1”跳變到“0”的瞬間,E/D MOS倒相器在由截止變?yōu)閷?dǎo)通或由導(dǎo)通變?yōu)椴弥沟倪^程中,都要通過負(fù)載電容image.png放電或充電。
E/E MOS倒相器的靜態(tài)特性分析1、輸出電壓的討論 從上面分析知道,倒相器工作有“開”和“關(guān)”兩個(gè)狀態(tài),即導(dǎo)通態(tài)和截止態(tài);在輸出特性曲線上的工作點(diǎn)A和B所對應(yīng)的兩個(gè)電壓,即為輸出低電平和輸出高電平,分別用和表示,如圖2-11所示。下面以飽和MOS負(fù)載倒相器為例,來討論輸出低電平和輸出高電平的表示式。圖2-12是倒相器的等效電路。(1)輸出低電平 當(dāng)?shù)瓜嗥鞒浞謱?dǎo)通時(shí)
E/E MOS倒相器的靜態(tài)特性分析1、輸出電壓的討論 從上面分析知道,倒相器工作有“開”和“關(guān)”兩個(gè)狀態(tài),即導(dǎo)通態(tài)和截止態(tài);在輸出特性曲線上的工作點(diǎn)A和B所對應(yīng)的兩個(gè)電壓,即為輸出低電平和輸出高電平,分別用和表示,如圖2-11所示。下面以飽和MOS負(fù)載倒相器為例,來討論輸出低電平和輸出高電平的表示式。圖2-12是倒相器的等效電路。(1)輸出低電平 當(dāng)?shù)瓜嗥鞒浞謱?dǎo)通時(shí)
E/EMOS倒相器工作原理及倒相器性能的影響,E/EMOS倒相器這種倒相器,輸入器件和負(fù)載器件均為增強(qiáng)型MOS管,稱為增強(qiáng)型-增強(qiáng)型MOS倒相器。如按不同的溝道,又可分為PMOS和NMOS倒相器。
E/EMOS倒相器工作原理及倒相器性能的影響,E/EMOS倒相器這種倒相器,輸入器件和負(fù)載器件均為增強(qiáng)型MOS管,稱為增強(qiáng)型-增強(qiáng)型MOS倒相器。如按不同的溝道,又可分為PMOS和NMOS倒相器。
電阻負(fù)載MOS倒相器工作原理圖2-1是一個(gè)以電阻RL為負(fù)載的倒相器電路。它的輸入管是一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管image.png,負(fù)載是一個(gè)純電阻RL。輸入管的源極接地,負(fù)載電阻RL一端接管子的漏極,另一端接電源VDD。用輸入管的柵極作為輸入端,輸入信號用電阻負(fù)載MOS倒相器(即VGS)表示,輸出端由漏與電阻的聯(lián)結(jié)處取出,輸出信號用電阻負(fù)載MOS倒相器(即VDS)表示。
電阻負(fù)載MOS倒相器工作原理圖2-1是一個(gè)以電阻RL為負(fù)載的倒相器電路。它的輸入管是一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管image.png,負(fù)載是一個(gè)純電阻RL。輸入管的源極接地,負(fù)載電阻RL一端接管子的漏極,另一端接電源VDD。用輸入管的柵極作為輸入端,輸入信號用電阻負(fù)載MOS倒相器(即VGS)表示,輸出端由漏與電阻的聯(lián)結(jié)處取出,輸出信號用電阻負(fù)載MOS倒相器(即VDS)表示。
MOS晶體管版圖形設(shè)計(jì)舉例,制造MOS晶體管,首先要根據(jù)給定的參數(shù),設(shè)計(jì)出符合要求的圖形。這里概要介紹一下根據(jù)跨導(dǎo)gm的要求,來設(shè)計(jì)一個(gè)MOS晶體管的圖形。
MOS晶體管版圖形設(shè)計(jì)舉例,制造MOS晶體管,首先要根據(jù)給定的參數(shù),設(shè)計(jì)出符合要求的圖形。這里概要介紹一下根據(jù)跨導(dǎo)gm的要求,來設(shè)計(jì)一個(gè)MOS晶體管的圖形。
MOS晶體管的溫度特性及受溫度影響,在MOS器件的特性方程及主要參數(shù)中,幾乎都和導(dǎo)電因子κ及閾電壓VT有關(guān),而這兩個(gè)參數(shù)都是隨著溫度而變化的,因此,溫度的變化就直接影響著MOS器件和MOS電路的工作性能及其可靠性。所以
MOS晶體管的溫度特性及受溫度影響,在MOS器件的特性方程及主要參數(shù)中,幾乎都和導(dǎo)電因子κ及閾電壓VT有關(guān),而這兩個(gè)參數(shù)都是隨著溫度而變化的,因此,溫度的變化就直接影響著MOS器件和MOS電路的工作性能及其可靠性。所以
MOS管的頻率在工作頻率增高到一定值以后,它的特性就將隨著頻率的增高而變壞。大家知道,MOS管的溝道區(qū)隔著絕緣的氧化層,在這一氧化層上面覆蓋著金屬柵電極,于是就形成了以氧化物為介質(zhì)的平板電容器,稱為柵電容,用符號image.png表示。如果在某一時(shí)刻輸入信號的變化使image.png增加時(shí),溝道中感生的載流子將增多。這些感生載流子的增多過程也就是柵電容的充電過程。充電是通過MOS管的通導(dǎo)電阻ima
MOS管的頻率在工作頻率增高到一定值以后,它的特性就將隨著頻率的增高而變壞。大家知道,MOS管的溝道區(qū)隔著絕緣的氧化層,在這一氧化層上面覆蓋著金屬柵電極,于是就形成了以氧化物為介質(zhì)的平板電容器,稱為柵電容,用符號image.png表示。如果在某一時(shí)刻輸入信號的變化使image.png增加時(shí),溝道中感生的載流子將增多。這些感生載流子的增多過程也就是柵電容的充電過程。充電是通過MOS管的通導(dǎo)電阻ima
MOS低頻工作時(shí),MOS管的電容效應(yīng)可以忽略不計(jì),而且輸入信號又較小。在這種情況下討論的參數(shù),稱為低頻小信號參數(shù)。1、MOS管的跨導(dǎo)gm MOS管的跨導(dǎo),定義為漏源電壓一定時(shí),漏源電流隨柵源電壓的變化率。換句話說,就是當(dāng)柵源輸入電壓每變化1V所引起漏源電流的變化量。因此,跨導(dǎo)是表征柵電壓控制輸出電流變化靈敏度的一個(gè)物理量,跨導(dǎo)愈大,控制能力愈強(qiáng),跨導(dǎo)的單位為西門子,符號為S(A/V)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式
MOS低頻工作時(shí),MOS管的電容效應(yīng)可以忽略不計(jì),而且輸入信號又較小。在這種情況下討論的參數(shù),稱為低頻小信號參數(shù)。1、MOS管的跨導(dǎo)gm MOS管的跨導(dǎo),定義為漏源電壓一定時(shí),漏源電流隨柵源電壓的變化率。換句話說,就是當(dāng)柵源輸入電壓每變化1V所引起漏源電流的變化量。因此,跨導(dǎo)是表征柵電壓控制輸出電流變化靈敏度的一個(gè)物理量,跨導(dǎo)愈大,控制能力愈強(qiáng),跨導(dǎo)的單位為西門子,符號為S(A/V)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式
MOS管主要參數(shù),1、漏源截止電流Ioff 對于增強(qiáng)型MOS管,在VGS=0時(shí),管子截止,漏源之間不能導(dǎo)通,即漏源電流應(yīng)該為零。但由于PN結(jié)反向漏電等原因,所以漏源之間仍有很小的漏電流通過,常稱為截止漏電流,用Ioff表示。實(shí)際上引起的漏電不僅有PN結(jié)反向漏電,還有溝道漏電。2、飽和漏極電流IDSS 對于耗盡型MOS管,在VGS=0時(shí),溝道已經(jīng)存在,MOS管的漏、源兩擴(kuò)散區(qū)已經(jīng)通導(dǎo)。當(dāng)VGS一定
MOS管主要參數(shù),1、漏源截止電流Ioff 對于增強(qiáng)型MOS管,在VGS=0時(shí),管子截止,漏源之間不能導(dǎo)通,即漏源電流應(yīng)該為零。但由于PN結(jié)反向漏電等原因,所以漏源之間仍有很小的漏電流通過,常稱為截止漏電流,用Ioff表示。實(shí)際上引起的漏電不僅有PN結(jié)反向漏電,還有溝道漏電。2、飽和漏極電流IDSS 對于耗盡型MOS管,在VGS=0時(shí),溝道已經(jīng)存在,MOS管的漏、源兩擴(kuò)散區(qū)已經(jīng)通導(dǎo)。當(dāng)VGS一定