集成電路：CMOS反相器的開關閾值分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-05-18
CMOS反相器的開關閾值Vm定義為當輸入電壓與輸出電壓相等時的電壓值，即圖1紅點處
圖1 CMOS反相器的電壓傳輸特性(VTC)曲線
圖2 靜態CMOS反相器晶體管級電路
對流過PMOS與NMOS的電流列方程就可求出Vm，而流過MOS管的電流受MOS管的工作區域的影響，下面是對MOS的工作區域的簡單介紹：
MOS管的導通條件是|Vgs| > |Vt|，決定其飽和導通還是線性導通需要考慮漏源電壓：
當|Vds| < |Vgs - Vt|時，MOS管線性導通，漏電流為：
k=μCox(W/L)為工藝參數，Δ=Vgs - Vt為過驅動電壓
當|Vds| > |Vgs - Vt|時，MOS管飽和導通，漏電流為：
對于短溝道器件來說，|Vds|增大到一定程度會出現載流子漂移速度飽和，此時的飽和漏電流的表達式為：
Vdsat為飽和漏極電壓
接下來分析CMOS反相器中PMOS與NMOS在Vin=Vout=Vm時的工作區域：
Ⅰ. PMOS：
|Vgsp| = |Vm-Vdd| > |Vtp| 且 |Vdsp| = |Vm-Vdd| = |Vgsp| >|Vgsp-Vtp|，故PMOS飽和導通
Ⅱ. NMOS：
Vgsn = Vm > Vtn 且 Vdsn = Vm = Vgsn >Vgsn-Vtn，故NMOS飽和導通
PMOS與NMOS都處于飽和導通，電流由Vdd流向地，流經PMOS的電流為-Idsp，流經NMOS的電流為Idsn，所以Idsp+Idsn=0...式①
現如今的半導體器件大多是納米級別的，屬于短溝道器件，所以在求解Vm時使用速度飽和漏電流公式，聯立式①與MOS管的飽和漏電流公式得：
式②，k為工藝參數, Vdsat為飽和漏極電流
解得
注：Vdsat是漏極飽和電壓，vdsat是載流子的漂移飽和速度
由式②亦可解得在給定Vm的條件下PMOS與NMOS的寬長比之比：
在設計CMOS反相器時，將想要得到的Vm值代入式③可算得PMOS與NMOS的寬長比之比。
注：選擇的Vm值要使NMOS與PMOS同時處于速度飽和才可使用式③
聯系方式：鄒先生
聯系電話：0755-83888366-8022
手機：18123972950
QQ：2880195519
聯系地址：深圳市福田區車公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1
請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號
請“關注”官方微信公眾號:提供 MOS管 技術幫助
免責聲明：本網站部分文章或圖片來源其它出處，如有侵權，請聯系刪除。
<ul id="ou8ay"></ul>