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MOS管的寬長比|溝道寬長比基本概念-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-12-25 

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MOS管的寬長比|溝道寬長比基本概念-KIA MOS管


MOS管的寬長比

寬長比是MOS管的導電溝道的寬與長的比,寬長比越大,MOS管的 Id 就越大,也就是寬長比與 Id 成正比。具體公式可以查閱資料。


電流鏡的 Id 比例是 1:2,那么兩個 MOS 管的寬長比的比(注意是兩個寬長比的比)應該也是 1:2,因為如上所述 Id 與寬長比成正比。所以如果 MOS1的寬長比為 10,那么MOS2的寬長比應該為 20,以此類推。


如果只是用來做驅動的話,根據(jù)負載能力確定寬長比。如果前級的驅動能力較小,同時有要求較高的速度,建議該級長和寬取小點。


如果是用來驅動后一級電路,寬長比主要看后級負載大小,負載大,寬長比大,比如說后面有很長的數(shù)據(jù)線或者接了很多的負載。一般來說,nmos管的寬長比為pmos的1/3。


mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導體(semiconbaictor)場效應晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。


MOS管,寬長比


MOS管的source和drain是可以對調的,他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下,這個兩個區(qū)是一樣的,即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。


溝道寬長比

溝道寬長比,是代表著溝道寬度W與溝道長度L的比例。這也是CMOS集成電路的一個基本概念。溝道(channel)是指場效應晶體管中源區(qū)和漏區(qū)之間的一薄半導體層。是由于外加電場引起的沿長度方向的導電層。


如下圖所示:


MOS管,寬長比


MOS管工作在非飽區(qū)時,I-V特性曲線公式近似為:


MOS管,寬長比


因此,溝道寬長比對MOS管來說是非常重要的一個參數(shù)指標。寬長比越大,MOS管的 飽和電流(Idsat)就越大,性能就越好。


在數(shù)字后端中,溝道的寬長比也體現(xiàn)在單元庫上。當溝道長度L相同時,不同的溝道寬度會造成cell的不同高度,我們通常說的7 Track, 9 Track即是代表不同的溝道寬度,溝道寬度越大,速度也越快,功耗也越大;


當溝道寬度W相同時,不同的溝道長度L也會造成cell的速度不同,我們通常看到的cell名字里的C14,C16就是代表不同的溝道長度。L越小,速度也越快,功耗也大。


MOS管的開關速度和寬長比的關系

當mos管用做開關時,寬長比越大切換速度是越快還是越慢呢?


當開關管的寬長比從小變到大時,先是導通電阻主要影響切換速度,寄生電容影響不大。導通電阻隨寬長比的增大而減小,切換速度也越來越快。


然后到了一個閾值后,導通電阻不隨寬長比的增大而減小了,寄生電容開始影響切換速度,隨著寬長比的增大寄生電容增大,切換速度就變慢了。


如果接大負載電容,Cp可以忽略,那么電阻為主;如果接小負載電容,要兼顧Ron和Cp,就用后仿。




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