MOS管模型-MOS管在強(qiáng)反型區(qū)作放大器-KIA MOS管

這一部分共需要討論柵源電壓對電流的控制作用、襯源電壓對電流的作用以及漏源電壓對電流的作用

柵源電壓對電流的控制作用（VDS>VGS?VTH）

強(qiáng)反型區(qū)又叫平方律區(qū)，因?yàn)殡娏鱅DS表達(dá)式滿足：

襯源電壓VBS對電流的作用（二階效應(yīng)：背柵效應(yīng)）

襯源電壓VBS往往不為0，這會(huì)引入背柵效應(yīng)

對于NMOS，當(dāng)襯源PN結(jié)正偏時(shí)，會(huì)帶來閂鎖效應(yīng)（Latch-up），所以VBS<0，背柵效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致閾值電壓變大，電流IDS減小。

對于PMOS，VBS>0;VTH<0V

漏源電壓VDS對電流的作用（二階效應(yīng)：溝道長度調(diào)制效應(yīng)）

當(dāng)MOS管進(jìn)入飽和區(qū)后，輸出電流并不是水平線，而是存在一定的傾斜。這是由于導(dǎo)電溝道產(chǎn)生夾斷，有效溝道長度變短。

大信號(hào)與小信號(hào)

大信號(hào)狀態(tài)與小信號(hào)狀態(tài)是一一對應(yīng)的。大信號(hào)分析是小信號(hào)分析的基礎(chǔ)（VGS,VDS,VBS都屬于大信號(hào)）

當(dāng)MOS管電壓電流隨輸入信號(hào)的變化有較大改變時(shí)，認(rèn)為MOS工作在大信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)MOS電壓電流變化不影響電流工作點(diǎn)，則MOS工作在小信號(hào)狀態(tài)。

MOS管小信號(hào)模型

上式中，gm為小信號(hào)參數(shù)，而后面三個(gè)等式中的參數(shù)均為大信號(hào)參數(shù)。（由此可見大信號(hào)分析是小信號(hào)模型分析的基礎(chǔ)）

gm描述了柵源電壓對輸出電流的控制作用，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中往往固定過驅(qū)動(dòng)電壓VGS?VTH，所以第三個(gè)等式gm=2IDS/VGS?VT使用最多

rDS

結(jié)合跨導(dǎo)對應(yīng)的小信號(hào)模型，rDS描述了漏源電壓對電流的作用，根據(jù)公式

gmb

MOS管單管本征增益

如圖所示，共源極放大器，理想電流源作負(fù)載，在小信號(hào)模型中理想電流源看作開路，該MOS管的增益AV可寫作：

由于此處負(fù)載為理想電流源，而實(shí)際負(fù)載不可能阻抗為無窮，因此本征增益是單管放大電路的最大增益。此外，由AV表達(dá)式可見，要獲得大的增益，需要選擇一個(gè)大的溝道長度以及盡量小的過驅(qū)動(dòng)電壓。一個(gè)合適的過驅(qū)動(dòng)電壓為0.2V。

事實(shí)上，如果追求高速度，MOS管要有一個(gè)小的溝道長度，大的過驅(qū)動(dòng)電壓。這一矛盾，歸根到底是增益和速度的矛盾。

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