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  • MOS管參數(shù)計(jì)算,vth,UnCox計(jì)算詳解
    • 發(fā)布時(shí)間:2023-01-29 18:04:33
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    MOS管參數(shù)計(jì)算,vth,UnCox計(jì)算詳解
    一個(gè)MOS電路計(jì)算的話,有兩個(gè)參數(shù)是比較重要的。一個(gè)是vth,一個(gè)是UnCox。不考慮其他效應(yīng)。
    那有一個(gè)工藝庫,就要知道工藝庫的這兩個(gè)參數(shù)。一種方法直接看工藝庫參數(shù),但是現(xiàn)在的工藝庫是基于BSIM,參數(shù)超級(jí)多,有考慮到很多二級(jí)效應(yīng)。如果直接用工藝庫的參數(shù)vth0,UnCox來計(jì)算的話,會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算的值和仿真的值相差比較大。因此就需要找出我們用于手算的這兩個(gè)參數(shù)的值。
    對于MOS飽和情況:
    其電流方程
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    兩邊開根號(hào),可以得到Id和Vgs是線性的。因?yàn)閟端接低電平(對于N管),接高電平(對于P管)。所以就得到Id和Vg是線性的。
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    搭電路所用的庫是st02 。
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    管子的寬長比都是10u/5u。
    V1電壓源為5V,提供電源。V0電壓源提供給管子的柵極輸入。
    對V0進(jìn)行DC電壓掃描。得到N管和P管關(guān)于電壓V0的曲線。利用計(jì)算器得到掃描數(shù)據(jù)。
    DC設(shè)置和得到的輸出曲線。
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    N管和P管的電流對于輸入電壓掃描的值。左是N管電流,右是P管電流。
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    得到數(shù)據(jù)后,就用matlab來處理。利用數(shù)據(jù),得到擬合的線性曲線,得到斜率和截距,就可以得到參數(shù)的值了。
    Matlab的代碼如下:
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    前一個(gè)值是斜率,后一個(gè)值是截距。
    帶入到
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    即可得到
    UnCox = 59.3uA/v2                   Vthn  = 0.6v
    UpCox = 22.8 uA/v2                  Vthp  = -0.8v
    這樣就得到了參數(shù)了。
    下面進(jìn)行去驗(yàn)證一下:
    MOS管 參數(shù) vth UnCox
    將寬長比改成 N管8.5u/5u  P管 7.3u/5u
    利用電流公式 得到
    N管電流           181.96uA
    P管電流           48.1uA
    從圖中仿真出來的電流比較,會(huì)發(fā)現(xiàn),誤差比較小。
    可圖中還可以看出,N管的Vth為0.75v,P管的Vth為-0.98V。與我們計(jì)算出來的值不一樣。相差0.1V左右。(我認(rèn)為仿真的時(shí)候,考慮了對Vth影響的二階效應(yīng),所以造成Vth有變化)。
    以上的數(shù)據(jù)在長溝道的時(shí)候,計(jì)算比較有效。在短溝道情況下,計(jì)算誤差就比較大了,因?yàn)樵诙虦系老拢椒铰使揭呀?jīng)不適用了,此時(shí)二階效應(yīng)的影響比較大了。不過模擬電路,溝道都不會(huì)太短,可以按照長溝道公式計(jì)算。
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