COMS模拟集成电路考试用

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1、1,MOS管的工作原理MOS管有N沟和P沟之分，每一类分为增强型和耗尽型，增强型MOS管在栅-源电压vGS=0时，漏-源极之间没有导电沟道存在，即使加上电压vDS，也没有漏极电流产生。而耗尽型MOS管在vGS=0时，漏-源极间就有导电沟道存在。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的。增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压vGS=0时，即使加上漏-源电压vDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道，这时漏极电流iD≈0。若在栅-源极间加上正电压，即vGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场，这

2、个电场能排斥空穴而吸引电子，形成耗尽层，同时P衬底中的电子被吸引到衬底表面。当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏-源极之间仍无导电沟道出现.vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，在漏-源极间形成N型导电沟道，称为反型层。vGS越大，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压VT。N沟增强型MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。当vGS≥VT时，才有沟道形成，此时在漏-源极间加正电压vDS，才有漏极电流产生。而且vGS增

3、大时，沟道变厚，沟道电阻减小，iD增大。2、影响MOS管阈值电压的主要因素一是作为介质的栅氧化层中的电荷Qss及其性质。这种电荷通常由多种原因产生，其中一部分带正电，一部分带负电，其净电荷的极性会对衬底表面产生电荷感应，从而影响反型层的形成，或使器件耗尽，或阻碍反型层的形成。二是衬底的掺杂浓度。要在衬底上表面产生反型层，必须施加能够将表面耗尽并且形成衬底少数载流子的积累的栅源电压，这电压的大小与衬底的掺杂浓度有直接关系。衬底掺杂浓度越低，多子浓度也越低，使衬底表面耗尽和反型所需要的电压VGS越小。衬底表面掺杂浓度的调整是通过离子注入杂质离子进行。三是由栅氧化层厚度tOX决定的单位面积

4、栅电容的大小。单位面积栅电容越大，电荷数量变化对VGS的变化越敏感，器件的阈值电压则越小。栅氧化层越薄，氧化层中的场强越大，栅氧化层的厚度受到氧化层击穿电压的限制。四是栅材料与硅衬底的功函数差ΦMS的数值，这和栅材料性质以及衬底的掺杂类型有关，在一定的衬底掺杂条件下，栅极材料类型和栅极掺杂条件都将改变阈值电压。对于以多晶硅为栅极的器件，器件的阈值电压因多晶硅的掺杂类型以及掺杂浓度而发生变化3MOS管的二级效应衬底效应MOS管的阈值电压将随其源极和衬底之间电位的不同而发生变化。随着VGS上升，在衬底表面产生了耗尽层。当VGS上升阈值电压时，栅下的衬底表面发生反型，NMOS管在源漏之间开

5、始导电。阈值电压的大小和耗尽层的电荷量有关，耗尽层的电荷量越多，NMOS管的开启就越困难，阈值电压越高。当VBS<0时，栅极和衬底之间的电位差加大，耗尽层的厚度也变大，耗尽层内的电荷量增加，所以造成阈值电压变大。随着VBS变小，阈值电压上升，在VGS和VDS不变的情况下，漏极电流变小。沟道长度调制效应MOS晶体管中,栅下沟道预夹断后、若继续增大Vds，夹断点会略向源极方向移动。导致夹断点到源极之间的沟道长度略有减小，有效沟道电阻也就略有减小，从而使更多电子自源极漂移到夹断点，导致在耗尽区漂移电子增多,使Id增大亚阈值效应即使在VGS

6、时，漏极电流下降到10-7~10-8A。当VGS

7、，从而提高系统稳定性，而此时用到的电阻R可以用线性区电阻实现。此外，共模反馈中也会用到线性区的mos管。饱和区别：从漏极看，有较高的输出电阻，作为负载使用时，可以提高运放增益，在差分电路中应用这一特性可以提高共模干扰的抑制能力。7萨氏方程及跨导及过驱动电压（饱和电压）VGS－Vth：MOS管的“过驱动电压”，在漏源电压的作用下刚开始有电流产生时的VG为阈值电压Vth。工作在饱和区的MOS管可等效为一压控电流源，故可用跨导gm来表示MOS管的电压转变电流的能