MOS管模型-MOS管在強反型區作放大器-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-09-08
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）
強反型區又叫平方律區，因為電流IDS表達式滿足：
襯源電壓VBS對電流的作用（二階效應：背柵效應）
襯源電壓VBS往往不為0，這會引入背柵效應
對于NMOS，當襯源PN結正偏時，會帶來閂鎖效應（Latch-up），所以VBS<0，背柵效應會導致閾值電壓變大，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：溝道長度調制效應）
當MOS管進入飽和區后，輸出電流并不是水平線，而是存在一定的傾斜。這是由于導電溝道產生夾斷，有效溝道長度變短。
大信號與小信號
大信號狀態與小信號狀態是一一對應的。大信號分析是小信號分析的基礎（VGS,VDS,VBS都屬于大信號）
當MOS管電壓電流隨輸入信號的變化有較大改變時，認為MOS工作在大信號狀態；當MOS電壓電流變化不影響電流工作點，則MOS工作在小信號狀態。
MOS管小信號模型
gm
上式中，gm為小信號參數，而后面三個等式中的參數均為大信號參數。（由此可見大信號分析是小信號模型分析的基礎）
gm描述了柵源電壓對輸出電流的控制作用，因為實際應用中往往固定過驅動電壓VGS?VTH，所以第三個等式gm=2IDS/VGS?VT使用最多
rDS
結合跨導對應的小信號模型，rDS描述了漏源電壓對電流的作用，根據公式
gmb
MOS管單管本征增益
如圖所示，共源極放大器，理想電流源作負載，在小信號模型中理想電流源看作開路，該MOS管的增益AV可寫作：
由于此處負載為理想電流源，而實際負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表達式可見，要獲得大的增益，需要選擇一個大的溝道長度以及盡量小的過驅動電壓。一個合適的過驅動電壓為0.2V。
事實上，如果追求高速度，MOS管要有一個小的溝道長度，大的過驅動電壓。這一矛盾，歸根到底是增益和速度的矛盾。
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