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  • MOS管參數計算,vth,UnCox計算詳解
    • 發布時間:2023-01-29 18:04:33
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    MOS管參數計算,vth,UnCox計算詳解
    一個MOS電路計算的話,有兩個參數是比較重要的。一個是vth,一個是UnCox。不考慮其他效應。
    那有一個工藝庫,就要知道工藝庫的這兩個參數。一種方法直接看工藝庫參數,但是現在的工藝庫是基于BSIM,參數超級多,有考慮到很多二級效應。如果直接用工藝庫的參數vth0,UnCox來計算的話,會發現計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參數的值。
    對于MOS飽和情況:
    其電流方程
    MOS管 參數 vth UnCox
    兩邊開根號,可以得到Id和Vgs是線性的。因為s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 vth UnCox
    搭電路所用的庫是st02 。
    MOS管 參數 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進行DC電壓掃描。得到N管和P管關于電壓V0的曲線。利用計算器得到掃描數據。
    DC設置和得到的輸出曲線。
    MOS管 參數 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 vth UnCox
    得到數據后,就用matlab來處理。利用數據,得到擬合的線性曲線,得到斜率和截距,就可以得到參數的值了。
    Matlab的代碼如下:
    MOS管 參數 vth UnCox
    前一個值是斜率,后一個值是截距。
    帶入到
    MOS管 參數 vth UnCox
    即可得到
    UnCox = 59.3uA/v2                   Vthn  = 0.6v
    UpCox = 22.8 uA/v2                  Vthp  = -0.8v
    這樣就得到了參數了。
    下面進行去驗證一下:
    MOS管 參數 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,會發現,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。與我們計算出來的值不一樣。相差0.1V左右。(我認為仿真的時候,考慮了對Vth影響的二階效應,所以造成Vth有變化)。
    以上的數據在長溝道的時候,計算比較有效。在短溝道情況下,計算誤差就比較大了,因為在短溝道下,平方率公式已經不適用了,此時二階效應的影響比較大了。不過模擬電路,溝道都不會太短,可以按照長溝道公式計算。
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