有源器件和模拟电路基础－II.PDF

《射频集成电路设计基础》讲义 有源器件和模拟电路基础－II MOS管SPICE模型与等效电路 附录 MOSFET SPICE 参数 双极型晶体管( 三极管) 长沟道MOS 管公式小结 低频放大器设计与分析复习 PN 结的正偏 CMOS 与Bipolar 的比较 参考文献 东南大学射频与光电集成电路研究所 陈志恒, Oct-22, 2002 ↵ 1 of 32 MOS 管SPICE 模型与等效电路 • 阈值电压与体效应 阈值电压的组成 V = V + 2φ + Q ⁄ C (1) th FB f B ox – VFB ，平带电压(Flat-band voltage) ：包含克服衬底材料与栅极材料的接触电 位差φMS 以及克服栅氧层内寄生电荷Q0 所需要的栅极电压，即 V = φ + Q ⁄ C (2) FB MS 0 ox 而 φ = V – V ≈– φ ±0.56 ，对于n+ 和p+ 掺杂的多晶栅，分别有 MS J ,sub J ,gate F φ = – φ – 0.56 (n+ poly) MS F (3) φ = – φ + 0.56 (p+ poly) MS F – 2φ ，表面反型电位：出现反型层( 自由电子浓度等于掺杂浓度) 时衬底表面 f 所需达到的电位， 即衬底的费米电压值 φ = V f F 射频集成电路设计基础 有源器件和模拟电路基础－ II MOS 管 SPICE 模型与等效电路 ↵ 2 of 32 – Q ⁄ C : 表面电位为 2φ 时为维持耗尽层电荷所需的栅氧层压降 B ox f » 如果不存在源极和漏极且衬底接地，这时的MOS 结构与PN 结极为类似，对 于P 型衬底，其表面电位相当于PN 结反偏电压在P 区的压降，因此可以算出 表面电位为2φ 时衬底耗尽层深度和电荷面密度 f 2ε(2φ)