MOS晶體管非準(zhǔn)靜態(tài)模型的其他近似法和高階原理特性解析

如上所述，本節(jié)中導(dǎo)出的模型在頻率高到ω=ω₀左右時(shí)都是有效的。在推導(dǎo)這一模型中，我們采用了一種特定類型的近似，例如用式(9.4.69a)近似式(9.4.65a)。人們也許想知道為什么不簡單地略去式(9.4.65a)中的高次項(xiàng)，即不經(jīng)任何進(jìn)一步處理就使用-gs=jωCgs（1+jωτ1）。MOS管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。答案是這樣一種方法并不明智，原因有兩個(gè)：(1)基于這類近似的模型，它所適用的頻率范圍結(jié)果與我們所介紹的模型大約相同，但等效電路卻更為復(fù)雜；(2)這樣一種模型隨頻率增高而退化的情況不是“適度的”。MOS管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。這意味著當(dāng)頻率增高到超過有效區(qū)的范圍時(shí)，某些參數(shù)的誤差(尤其在相位上)立刻變得相當(dāng)大。與此相反，我們所提出的簡單模型，當(dāng)頻率超過有效范圍時(shí)，它的性能會(huì)“適度地”退化，即誤差隨頻率的增加相當(dāng)緩慢地增加。MOS管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。對出現(xiàn)這一不希望有的特性的原因解釋如下：一旦頻率高到足以使略去的高次項(xiàng)變得重要時(shí)，我們正在討論的新近似方法就不適用了，并產(chǎn)生較大的誤差，因?yàn)榉肿邮嵌A的，而分母是一階的。  在式(9.4.69a)中所作的近似原來可以部分地補(bǔ)償刪去項(xiàng)的作用：  因此使模型的退化更加適度。模型的退化較緩慢是很重要的(雖然人們并不想把模型用到指定的有效范圍之外)，例如，一個(gè)用戶也許不注意這樣的限制(在CAD中，這是通常的情況)，  或者他(她)只因沒有更好的模型可用而也許不得不把模型用到有效范圍之外。在這樣一些情況下，希望因此而產(chǎn)生的誤差不要過大?？墒且粋€(gè)奸的CAD程序，  當(dāng)頻率超過有效范圍時(shí)，  應(yīng)當(dāng)對用戶發(fā)出警告。

通過在參數(shù)表達(dá)式中保留適當(dāng)數(shù)目的高次項(xiàng)，可以導(dǎo)出當(dāng)頻率高于ω₀時(shí)也有效的模型。這樣做時(shí)必須小心，要保證模型的退化就上面所討論的含意來說是適度的。人們也許會(huì)懷疑，要求模型在一直到ω₀的這樣一些高頻下[此時(shí)，圖9.19模型能預(yù)測器件的性能，ω₀接近于器件的截止頻率(8.3.34)]都是有效的到底有什么必要。但是請考慮這樣一種電路，在這種電路中，各個(gè)器件在低于它們各自的ω₀頻率下能很好地工作。MOS管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。在同一電路中，也許存在ω₀相當(dāng)小的長溝道器件[見式(9.4.67)]，這樣一些器件可能提供一些有用的功能，但不是增益。MOS管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。除非這些器件能得到正確地模擬，否則對整個(gè)電路所預(yù)測的性能也許是錯(cuò)誤的。

在這樣一些情況下，不用很復(fù)雜的高階模型，而用下面的方法也許更加可取。令ωmax為一給定電路的感興趣的最高工作頻率。算出所有有關(guān)器件的ω₀。ω₀>ωmax的器件可象本節(jié)中所討論的那樣來模擬。MOS管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。其他器件可以分成“子晶體管”(圖7.12)，并使每一子晶體管的ω₀比ωmax大。于是，子晶體管也可象本節(jié)所討論的那樣來模擬了。

    本節(jié)中已導(dǎo)出的模型僅適用于強(qiáng)反型。從4.3節(jié)中所討論的通用電荷薄層模型出發(fā)，推導(dǎo)出適用于所有工作區(qū)的非準(zhǔn)靜態(tài)模型也是有可能的。這種模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與圖9.19中的完全相同，但模型參數(shù)的表達(dá)式當(dāng)然是不同的?？上н@些表達(dá)式很復(fù)雜。

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