复旦-半导体器件-仇志军 第三章MOSFET的基本特性.ppt

*/121 3.4 MOSFET的频率特性6 3.4.1 交流小信号等效电路 3. 等效电路 gmvGS + ? ? G S D CGS gD?1 S ? + RGS CGD 对 CGS 充电时，等效沟道串联电阻 */121 3.4 MOSFET的频率特性7 3.4.1 交流小信号等效电路 3. 等效电路 实际 MOSFET 高频等效电路 S ? G CGS RGS CGSO gmvGS S’ gD?1 D’ CGD CGDO D RS RD B DD DS CjD CjS CGB */121 3.4 MOSFET的频率特性8 3.4.2 高频特性 1. 跨导截止频率 饱和区 gmvGS’ + ? ? G S D CGS gD?1 S ? + RGS CGD = 0（饱和区） vGS vGS’ */121 3.4 MOSFET的频率特性9 3.4.2 高频特性 2. 截止频率 (最高振荡频率) fT gmvGS’ + ? ? G S D CGS gD?1 S ? + RGS CGD = 0（饱和区） vGS vGS’ ? ? ? iGS ? 定义 时 */121 3.4 MOSFET的频率特性10 3.4.2 高频特性 2. 截止频率 (最高振荡频率) fT 饱和区 ? 3. 沟道渡越时间 ? 假设沟道中为均匀电场 ? 问题：考虑实际沟道为非均匀电场，则结果如何 ？ */121 3.4 MOSFET的频率特性11 3.4.2 高频特性 4.提高 fT 的途径 1o ? ? (100) n 沟 2o L ? 3o CGSO ? CGDO ? 考虑寄生电容时，输入电容 反馈电容 gmvGS’ + ? ? G S D Ci gD?1 S ? VDD RGS Cf ? 0 vGS vGS’ + RL ?|GV|vGS 不考虑反馈电容 Cf 时， 考虑反馈电容 Cf 时，Cf 两端电压 Cf 折合到输入端 ? */121 3.4 MOSFET的频率特性12 3.4.2 高频特性 4.提高 fT 的途径 gmvGS + ? ? G S D Ci S ? + vGS 饱和区，CGD = 0， GV 很大 ? 降低寄生电容，减小 Overlap */121 3.4 MOSFET的频率特性13 3.4.2 高频特性 4.提高 fT 的途径 降低寄生电容的结构 */121 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 */121 3.5 MOSFET的开关特性1 3.5.1 电阻型负载 MOS 倒相器 1. MOS 倒相器的开关作用 +VDD vDS(t) vGS(t) + ? RD C + ? v (t) VT vGS (t) 10% 90% 0 ton toff t vDS (t) IDS VDS A B 电容 C 的来源： ? 输出信号线与衬底电容； ? 下级 MOS 管的输入电容. ? 漏结电容； Von Voff 0 VDD 负载线 D S G */121 3.5 MOSFET的开关特性2 3.5.1 电阻型负载 MOS 倒相器 2. MOS 倒相器的开关时间 (1) ton t : 0 ? ton 工作点 : B ? A 充放电过程 : 电容 C 通过沟道电阻 R 放电 R(t) : ? ? 估算 ton : 则 C ? gms ? ? ton ? + +VDD RD C ? 高电平 R VDS IDS VDS A B Von Voff 0 VDD */121 3.5 MOSFET的开关特性3 3.5.1 电阻型负载 MOS 倒相器 2. MOS 倒相器的开关时间 (2) toff t : 0 ? toff 工作点 : A ? B 充放电过程 : VDD 通过 RD 对电容 C 充电 估算 toff : C ? RD ? ? toff ? 受倒相器的逻辑摆幅限制 VDS A B Von Voff 0 VDD IDS +VDD ? + RD C 低电平 VDS */121 3.5 MOSFET的开关特性4 负载（M2）：有源负载 当 时，负载管导通，且处于饱和区。 导通过程：与电阻型负载相同（ton）。 关断过程：IDS 非线性，比电阻型负载慢。 负载管（M2）需考虑衬偏效应 VDS +VD