第5章MOS反相器

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1、填空题解答题1、请给出NMOS晶体管的阈值电压公式，并解释各项的物理含义及其对阈值大小的影响（即各项在不同情况下是提高阈值还是降低阈值）。 【答案：】 2、什么是器件的亚阈值特性，对器件有什么影响 【答案：】 器件的亚阈值特性是指在分析MOSFET时，当Vgs

2、沟道效应是指什么，其对晶体管有什么影响 【答案：】 短沟道效应是指：当MOS晶体管的沟道长度变短到可以与源漏的耗尽层宽度相比拟时，发生短沟道效应，栅下耗尽区电荷不再完全受栅控制，其中有一部分受源、漏控制，产生耗尽区电荷共享，并且随着沟道长度的减小，受栅控制的耗尽区电荷不断减少的现象     影响：由于受栅控制的耗尽区电荷不断减少，只需要较少的栅电荷就可以达到反型，使阈值电压降低；沟道变短使得器件很容易发生载流子速度饱和效应。4、请以PMOS晶体管为例解释什么是衬偏效应，并解释其对PMOS晶体管阈值电压和漏源电流的影响 【答

3、案：】 对于PMOS晶体管，通常情况下衬底和源极都接最高电位，衬底偏压，此时不存在衬偏效应。而当PMOS中因各种应用使得源端电位达不到最高电位时，衬底偏压>0，源与衬底的PN结反偏，耗尽层电荷增加，要维持原来的导电水平，必须使阈值电压（绝对值）提高，即产生衬偏效应。      影响：使得PMOS阈值电压向负方向变大，在同样的栅源电压和漏源电压下其漏源电流减小。5、什么是沟道长度调制效应，对器件有什么影响 【答案：】 MOS晶体管存在速度饱和效应。器件工作时，当漏源电压增大时，实际的反型层沟道长度逐渐减小，即沟道长度是漏源电

4、压的函数，这一效应称为“沟道长度调制效应”。     影响：当漏源电压增加时，速度饱和点在从漏端向源端移动，使得漏源电流随漏源电压增加而增加，即饱和区D和S之间电流源非理想。6、为什么MOS晶体管会存在饱和区和非饱和区之分（不考虑沟道调制效应） 【答案：】 晶体管开通后，其漏源电流随着漏源电压而变化。当漏源电压很小时，随着漏源电压的值的增大，沟道内电场强度增加，电流随之增大，呈现非饱和特性；而当漏源电压超过一定值时，由于载流子速度饱和（短沟道）或者沟道夹断（长沟道），其漏源电流基本不随漏源电压发生变化，产生饱和特性。7、给

5、出E/R反相器的电路结构，分析其工作原理及传输特性，并计算VTC曲线上的临界电压值 【答案：】 Vin

6、VOH=VDD  2）Vin=VOH=VDD时，Vout=VOLMI：VGS=Vin=VDDVDS=Vout=VOL∴VDS>1为使VOL→0，要求KNRL>>1 3）Vin=VIL时,MI：VG

7、S=Vin=VILVDS=Vout∴VDS>VGS-VT0MI饱和导通     IR=(VDD-Vout)/RLIM=1/2KN (VGS -VT0)2              =1/2KN (Vin -VT0)2           ∵IM=IR，对Vin微分，得：  -1/RL(dVout/dVin)=KN (Vin -VT0)∵dVout/dVin=-1∴VIL=Vin=VT0+1/KNRL∴此时Vout=VDD-1/2KNRL4）Vin=VIH时,MI：VGS=Vin=VIHVDS=Vout∴VDS

8、0MI非饱和导通    IR=(VDD-Vout)/RLIM=KN〔(VGS-VT0)VDS-1/2VDS2〕  =KN〔(Vin-VT0)Vout-1/2Vout2〕∵IM=IR，对Vin微分，得：-1/RL(dVout/dVin)=KN〔Vout +(Vin-VTH)dVout/dVin-Vout(