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  • MOSFET工作于弱反型/亞閾值的問題,特性解析
    • 發布時間:2022-06-25 17:18:10
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    MOSFET工作于弱反型/亞閾值的問題,特性解析
    MOSFET-弱反型/亞閾值
    當 MOSFET 的 Vgs 接近其閾值電壓 Vth 時,MOS 管工作在弱反型(或亞閾值區),在結構上類似于兩個背靠背的二極管相連。
    這樣我們分析時,可將其看成橫向的BJT的結構,與一般的BJT不同的是,這里的基極電壓是柵電壓在柵電容和耗盡層電容之間的分壓。
    通過這樣的分析方法,可以得到MOSFET工作于亞閾值區時的電流方程:
    MOSFET 弱反型 亞閾值
    注意當VDS>3*Vt時,上式中的最后項可近似為1 ,這樣整個電流Ids可認為不受Vds影響,可以像工作于飽和區一樣當成電流源。
    只是這里對Vds的要求不再是Vds> Vgs-Vth,而是一個恒定的值。
    MOSFET在亞閾值區工作時,雖然小電流使得跨導gm較小,但是其跨導效率gm/Id是最大的。
    從前面的電流方程,我們可以看到其跨導效率為:
    MOSFET 弱反型 亞閾值
    一般由經驗n=1.5 ,室溫下VT為26mV ,這樣Vov= 78mV ,我們將其認為是強反型到弱反型的轉折點,這一中間部分也稱為中等程度反型, 一如下面圖中所示:
    MOSFET 弱反型 亞閾值
    通常在書上談到,亞閾值一般只能在低速下應用,簡單的考慮是此時 MOSFET 的小電流和大 Cgs 的影響,我們也可由 MOSFET 的特征頻率 ft 的角度來考慮,
    一般 ft 隨著過驅動電壓 Vov (Vgs-Vth) 的減小而減小,即在亞閾值區間,ft 值較小, MOSFET 速度受限。
    另一個問題是,由于Vth在指數項中,閾值電壓的失配會導致輸出電流有較大的失配。
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