MOS器件物理

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1、第二章：MOS器件物理1．概念：熟悉增强型NMOS管的工作原理，画出NMOS输出特性曲线并指出线性区和饱和区NMOS漏电流随VGS的变化曲线：当Vgs小于Vth时，NMOS管截止；当Vgs大于Vth时，在NMOS管漏极和源极间形成反型层，即导电沟道。这时在Vds的正向电压的作用下，NMOS管漏极和源极间有电流产生。当VdsVth,Vds<

2、Vgs-Vth）:⑵深线性区的直流导通电阻（Vgs>Vth,Vds<<2(Vgs-Vth）:⑶饱和区的直流导通电阻（Vgs>Vth,Vds≧Vgs-Vth）:3．衬底效应：由于Vbs不为0而引起阈值电压的变化的效应。4．沟道调制效应：在MOS管工作于饱和状态时，MOS管的导电沟道会发生夹断，且夹断点的位置随栅漏间的电压差的增加而向源极移动，既有效沟道、长度实际上是Vds的函数。这一效应称为“沟道调制效应”。，5．亚阈值效应：当MOS管的Vgs略小于Vth时，在实际中MOS管已开始导通，仍会在MOS管的导电沟道产生一个弱反型层，从而产

3、生由漏极向源极的电流，该现象称为NMOS管的亚阈值效应，且Id与Vgs呈指数关系。6.体效应：对于NMOS，当VB

4、V因为Vds=1V

5、V2，W/L=10，Vth=0.7V,且漏极开路。VGDS+-1V由于漏极开路,所以,Id=0,Vds=0,Vds1.7V,由于Vds=0,管子工作在深线性区,Ron=3）W/L=50/0.5，Id=0.5mA,计算NMOS的跨导和小信号增益gmro(ro=20KΩ，μnCox=60μA/V2)。gm====2.454）画出NMOS共源放大器考虑沟道调制效应时的低频小信号等效电路。（其中：NMOS负载为

6、电阻RD)。（4）（5）5）画出NMOS带有负反馈电阻Rs的共源放大器考虑沟道调制效应、衬底效应的低频小信号等效电路(不包括NMOS负载电阻RD)。第三章：单级放大器1.对于下图所示电路。计算小信号电压增益，其中，(W/L)1=40/1,(W/L)2=10/1,ID1=ID2=1mA，μnCox=50μA/V2，ro1=ro2=20kΩ(忽略M2的衬底效应)。gm=；Rout=//ro1Av=–gm1xRout2.假设下图所示的共源级电路提供的输出电压摆幅为1V到3V，假定(W/L)1=50/0.5,Rd=2kΩ,λ=0，Vth=0

7、.7V,Vdd=3V,μnCox=50μA/V2。(a)计算Vout=1V和Vout=2.5V时的输入电压。(b)计算两种输出电压情况下NMOS管的漏电流以及跨导。Id@Vout=1V===1mA,Vin@Vout=1V=Vth+=0.7+=1.332VId@Vout=2.5V===0.25mA,Vin@Vout=2.5V=Vth+=0.7+=1.016Vgm@Vout=1V===3.162gm@Vout=2.5V===1.5813.NMOS管连接成二极管的方式如下图所示，其中：Kn=50μA/V2,W/L=4,Vth=0.7V,I

8、=1mA,η=0.02，画出该电路的小信号等效电路；如果忽略其沟道调制效应的影响，计算该电路的小信号电阻。解：该电路的小信号等效电路如图所示。由于，，小信号电阻=），忽略ro得到：小信号电阻=因为NMOS管工作在饱和状态，所以=，小信