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MOSFET 体效应 | Return To Innocence

 mzsm 2014-10-13

打算抽空把模拟集成电路设计的基础知识清一遍,先从MOSFET的基本内容开始.

关于MOSFET的体效应(body-effect,衬底调制效应/衬偏效应),主要是来源于mos管的S-B(Source-Bulk)端之间的偏压对MOSFET阈值电压vth的影响:

以NMOS为例,当晶体管的源端(Source)电势高于体端(Bulk)电势时,栅下面的表面层中将有更多的空穴被吸引到衬底,使耗尽层中留下的不能移动的负离子增多,耗尽层宽度增加,耗尽层中的体电荷面密度Qdep也增加。而从一般的MOSFET的阈值电压的关系式中Vth与Qdep的关系(可以考率Vth为MOS栅电容提供电荷以对应另一侧耗尽区固定电荷的大小),可以看到阈值将升高。

在考虑体效应之后,MOS管的阈值电压可以写为:

考虑体效应之后MOS管的阈值电压

其中γ称为体效应因子

我们亦可以在下图直观的了解VSB对Vth的影响:

体效应之后对MOS管的阈值电压的影响

 

相应的, 由于体效应的存在, 在 MOSFET 的小信号模型中, 需要在 gm*VGS 的电流源旁并联一个大小为 gmb*VBS 的电流源

MOSFET小信号模型

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