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第二章：MOS器件物理 1．概念： 熟悉增强型NMOS管的工作原理，画出NMOS输出特性曲线并指出线性区和饱和区NMOS漏电流随VGS的变化曲线： 当Vgs小于Vth时，NMOS管Vgs大于Vth时，在NMOS管漏极和源极间形成反型层，即导电沟道。这时在Vds的正向电压的作用下，NMOS管漏极和源极间有电流产生。当VdsVgs-Vth时, NMOS管工作在线性区;当Vds≧Vgs-Vth时, NMOS管工作在饱和区。 画出NMOS截止区，线性区和饱和区的实际物理结构图： 2．直流导通电阻： ⑴ 线性区的直流导通电阻（VgsVth, VdsVgs-Vth）））Vbs不为0而引起阈值电压的变化的效应。 4．沟道调制效应：在MOS管工作于饱和状态时，MOS管的导电沟道会发生夹断，且夹断点的位置随栅漏间的电压差的增加而向源极移动，既有效沟道、长度实际上是Vds的函数。这一效应称为“沟道调制效应”。 ， 5．亚阈值效应：当MOS管的Vgs略小于Vth时，在实际中MOS管已开始导通，仍会在MOS管的导电沟道产生一个弱反型层，从而产生由漏极向源极的电流，该现象称为NMOS管的亚阈值效应，且Id 与Vgs呈指数关系。 体效应：对于NMOS，当VBVS时，随VB下降，在没反型前，耗尽区的电荷Qd增加，造成VTH增加，也称为“背栅效应”。 这种由于VBS不为0而引起阈值电压的变化的效应就称为“衬底效应”，也称为“背栅效应”。 8．计算和画图 1）在下图中的参数为：, ,,,,。分别计算当和时NMOS的漏极电流。 解： （1）Vy=1VVgs=3V，Vds=1V，Vsb=2V。 Vth= Vth0+г(-)=1.39V, Vgs- Vth=1.61V 因为Vds=1V Vgs- Vth, NMOS工作在线性区. Id= K′W/L[(Vgs- Vth) Vds-Vds2/2]=60 [1.61X1-1/2]=66.6μA （2）Vy=-1V，漏极在左，Vgs=4V，Vds=1V，Vsb=1V。 Vth= Vth0+г(-)=1.2V, Vgs- Vth=2.8V，因为Vds=1V Vgs- Vth, NMOS工作在线性区. Id= -K′W/L[(Vgs- Vth) Vds- Vds2/2]=-60x1[2.8x1-1/2]=138μA 如下图所示，画出M1的导通电阻随VG的变化曲线。假设：μn Cox=50μA/V2，W/L=10，Vth=0.7V,且漏极开路。 由于漏极开路,所以, Id=0, Vds=0, VdsVgs-Vth.要使管子形成反型层,Vgs≧Vth+1V=1.7V. 当Vg1.7V, 管子截止,理想情况下Ron为无穷大;当Vg1.7V,由于Vds=0, 管子工作在深线性区, Ron = W/L=50/0.5，Id=0.5mA,计算NMOS的跨导和小信号增益gmro(ro=20KΩ，μnCox=60μA/V2)。 gm = = = = 2.45 画出NMOS共源放大器考虑沟道调制效应时的低频小信号等效电路。（其中：NMOS负载为电阻RD)。 （4） （5） 5）画出NMOS带有负反馈电阻Rs的共源放大器考虑沟道调制效应、衬底效应的低频小信号等效电路(不包括NMOS负载电阻RD)。 第三章：单级放大器 1. 对于下图所示电路。计算小信号电压增益，其中，(W/L)1=40/1,(W/L)2=10/1,ID1=ID2=1mA，μn Cox=50μA/V2，ro1=ro2=20kΩ(忽略M2的衬底效应)。 gm=； Rout=//ro1 Av=–gm1x Rout 2. 假设下图所示的共源级电路提供的输出电压摆幅为1V到3V，假定(W/L)1=50/0.5,Rd=2kΩ,λ=0，Vth=0.7V, Vdd=3V,μn Cox=50μA/V2。 (a) 计算Vout=1V和Vout=2.5V时的输入电压。 (b) 计算两种输出电压情况下NMOS管的漏电流以及跨导。 Id@Vout=1V= ==1mA, Vin@Vout=1V =Vth+=0.7+=1.332V Id@Vout=2.5V= ==0.25mA, Vin@Vout=2.5V =Vth+=0.7+=1.016V gm @Vout=1V== =3.162 gm @V