MOS晶體管非準(zhǔn)靜態(tài)模型工作原理及其特性解析

本節(jié)將要導(dǎo)出個(gè)對應(yīng)于近似強(qiáng)反型直流模型的，有用的高頻漠型。為了最后得到易處理的表達(dá)式，這里將要采用與8.3節(jié)巾相同的簡化假設(shè)。第一條假設(shè)是：電荷表達(dá)式中的δ假設(shè)為

  第二條假設(shè)是：就我們的目的而言，δ1對VS或VB的導(dǎo)數(shù)可以忽略，因此在微分是δ1將作為常數(shù)處理。MOS晶體管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。以后我們將通過與更準(zhǔn)確的模型進(jìn)行比較，證明從上述假設(shè)確實(shí)得出一個(gè)有用的模型。

這里需要用到前面幾章中已導(dǎo)出的許多表達(dá)式，為方便起見，將它們重寫在下面。我們將乘此機(jī)會(huì)以重新組織的形式介紹各種表達(dá)式，以便提出有關(guān)下列情況的一種完整的描述，并介紹這些情況之間的關(guān)系：

1、直流（偏置）激勵(lì)

2、時(shí)變激勵(lì)

3、（2）的特殊情況，即時(shí)變量都是小信號(hào)

4、（3）的特殊情況，即小信號(hào)具有高顏模型推導(dǎo)特別有用的形式。

直流（偏置）激勵(lì)。在分析中，我們將發(fā)現(xiàn)把柵、耗盡區(qū)和反型層的單位面積電荷用VGS=VGB-VSB和VCS（x）=VCB（x）-VSB來表示比較方便。MOS晶體管非準(zhǔn)靜態(tài)模型?；叵胍幌略趶?qiáng)反型時(shí)，VCB（x）可以認(rèn)為式位置x出反型層和襯底之間的有效反向偏壓。因此，VCS（x）表示在位置x到源區(qū)這部分反型區(qū)電荷守恒方程Q′G+Q′o+Q′I+Q′B=0，并回憶起式（7.2.3），就可有下面的結(jié)果。

單位面積的柵電荷和總的柵電荷分別為

耗盡區(qū)的相應(yīng)電荷為

單位面積的反型層電荷可寫成如下形式

其中

溝道中x點(diǎn)處的電流記作II（x），這一電流由式（4.4.12）的右邊給出。利用VCS（x）=VCB（x）-VSB，我們有

利用式（9.4.7），該式可寫成

且由于在直流時(shí)，電流沿溝道處處相同，故

把式（9.4.10）和式（9.4.6）代入式（9.4.9），并對兩邊從x到L積分，可以得到

當(dāng)x=0時(shí)，該式給出

從上面兩個(gè)方程可以解出UI（x）：

  在溝道的漏端，有

在溝道的漏端，有

因此

利用上述關(guān)于UI(0)和UI(L)的關(guān)系式，不難證明式(9.4.12)與近似模型公式(4.4.30)(δ=δ1;這一限制以后將要去掉)完全相同。MOS晶體管非準(zhǔn)靜態(tài)模型。與此類似，式(9.4.13)和對應(yīng)于近似強(qiáng)反型模型的電勢分布公式(4.4.38)是等效的。在本節(jié)后面將會(huì)發(fā)現(xiàn)，對這些公式采用這里給出的形式是比較方便的。

    對于直流激勵(lì)下的柵和襯底電流，通常假設(shè)

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