西北工業(yè)大學(xué)模集試驗一MOS管特性分析

1、實驗一 MO潸特性分析執(zhí)行示例中的仿真程序，給出仿真結(jié)果。并在NMOS勺柵源電壓為1.2V時，PMOS(柵電壓等于1.2V時，分別仿真得出二者漏電流特性曲線。 這種情況下，手工計算出對于 NMOS當(dāng)VDS=1V寸漏電流、跨導(dǎo)的值； 對于PMO9SD=1V寸漏電流、跨導(dǎo)的值。并與仿真結(jié)果比較。溝道長度設(shè)置為1u,觀察器件的漏電流有怎樣的變化？.仿真例示程序結(jié)果如圖:電流i(M1)i(M2)波形如圖;M1、M2ff夸導(dǎo)波形如圖;.sp代碼截圖：所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model京劉琳卡淖垛忒比舟t Li t#翻*毋*利(

2、*X*富琳率*喜*竄審*Ml DN GN SN BN NMOS U-lu L-0. 5u心 DP CP SP BP PMOS W=lu LO. 5u* *ourc e*h Mt* 收 *物* *VDSN DN SN0Y2 GX U0VSK 弛 0VBN BN 0VSDP SP DP0VS 5F GF0VSP SP 03.3VBF BF 03.3*京*會工7 廣*廿*丑*X*京*.DC VDSX 0 3. 3 0, 05 seep V(N 0 3 0. 5.DC SDP 3. 3 0 0. 0a sweep VSGP 3 0 0. a$*常訊*常常*早*口口t pil t *卓辦*邕它*常X*o

3、ptions post acct be i(Ml) i (M2) LX7 (Ml) LX7(M2) *LX7 0 求器件跨導(dǎo) end2.在NMOS勺柵源電壓為1.2V時，PMO既柵電壓等于1.2V時，仿真得 到漏電流如圖所示：所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model5.43*10-5uA,跨導(dǎo)值為PmosVDS=-1V寸，仿真結(jié)果得到電流值為-1.15*10-5uA,跨導(dǎo)值為5.76*10-5u ;.sp代碼截圖：nmosVDS=1V寸，仿真結(jié)果得到電流值為0.000217U；所粘.sp 代碼只有 net

4、list,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model冰冰冰冰冰*冰*小中*;M41E list*才種率*4本*本冰*木*本率*率本本Ml DN GN SX BN NMOS W-lu L3uM2 DP GP SP BP PMOS 歸lu LO. 5u 4申* 4 *本*冰*泳沐SOUICe本東亭*本*本中*本末*本外承*率*本本末本格本木VDSX DN SN0VGSN CN SNL2VSN SN 00VBN BN 00V3DF SP DP0VSGF SF GFL2VSP SP 03.3VBF BP 03.3噂號*片*本*+*豈1ysi衿*共*.DC VDSR 0

5、3. 3 0. 05.DC VSDF 3.3 0 0. 05*水京常*辛噂*4pu t p u t *臥*3*5*1*cptions post acct be i(Ml) i (M2) LX7(M1) LX7(M2),end國1.1NMOS圖L2PMOS手工計算：NMOS根據(jù)已知條件?療 1.2?%?= 1?根據(jù)所給模型中的參數(shù)：溝道遷移率為：35斤/?所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model溝道長度調(diào)至系數(shù)為：0.1 ?1根據(jù)?=?且?=50 X 10-10 時，?干 6.9?2?計算出?= 3.833

6、3 fF 總；師由電壓？?= 0?和此時不存在體效應(yīng)，NMOS：作在飽和區(qū)，故飽和區(qū) 電流及跨導(dǎo)公式為?= ?, , c , , -r r? ?2 1 + ?=2?北?否?？1 +?計算得:19?= 2 *134.1666 X2X 1.2- 0.7 2 x 1 + 0.1 X1=36.896 g;?=2 X 134.1666 g？, X2 X 36.896 g X 1 + 0.1 X1=1.4758 X 10- 4SPMOS:根據(jù)已知條件?= - 1.2?= - 1?根據(jù)所給模型中的參數(shù)：溝道遷移率為：10照/?溝道長度調(diào)至系數(shù)為:0.2 ?1根據(jù)?=?且?=50 X10-10 時，？?= 6

7、.9?計算出?= 3.8333 fF師2由電壓？?= 0?伏口止匕時不存在體效應(yīng)，PMOSC作在飽和區(qū), 故飽和區(qū)電流及跨導(dǎo)公式為? = - - ? ? ?2 1 + ?2?=?2?/?？ 1 + ?計算得：2 X 1 + 0.2 X1?= - 1 X 38.3333 X2 X - 1.2 + 0.82=-7.360 *所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model?=2 * 38.3333 心？ X 2 X 7.360 21 + 0.2 X 13.從圖中可以發(fā)現(xiàn)，nmos電流為2.2*10-5pmos電流為-4.49*10-6

8、.sp代碼截圖：=0.368 X 10-4S與仿真結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)結(jié)果基本相同O辛辛坐坐 *坐也*小摩* net 1 ist*季5*宰摩年*5*5*5Ml DN CN SN BN NMOS W=lu luM2 DP CP SP BP PMOS W-lu LFu卓摩邛*辛北*中* * *噂立峰s o ux c c*棠*年*季*邛*邛親率邛*柏k配卡卡世VDSX DX SN0VGSN CN SNL2VSN SN 00VBN BX CCVSDP SP DP0VSGP SP CPL2VSP SP 03.3VEP EP 033出比3也*注定*#* * *白工曰1 y3i * * *北* *壯木.DC VDS

9、N 0 3. 3 0, 05.DC VSDP 3.3 0 0.05* * * *$ * * * * * * C U t p u t *共*我 ,options post acct be i (Ml) i (M2) LX7(M1) LX7(M2).end對課本34頁，習(xí)題2.5進行仿真分析。給出手工分析結(jié)果和仿真結(jié)果。1.電路結(jié)構(gòu)如圖所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model仿真波形如圖所編寫的.sp代碼如圖:所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含

10、 model年*球景字累黑宰州興本早早*not 1ift*絮*第*冰尊*尊率*早黑*早求宰率*旅塞字*字Ml DX GN SN BN NMOS H二111 L=0.勵】小*律*本*中5口口1(_6*京*辛評*辛*耳*辛辛木*本本本*京VDGN DN 0VDN DN 0 3VBN BN 0 0VSN SN 0 0*客*號*日匚al vs i京：*常*注&*&* DC VSN 0 1.5 0. 05”.optioES post acct prabe .probe i(Ml) LX7(Ml) .end分析：如圖示，NMOSl接的二極管器件在 Vx的變化下發(fā)生變化，NMOS始終工作在飽和區(qū)，Vx變化范

11、圍為 0-1.5V,故柵源電壓變化范圍為3V-1.5V,根據(jù)飽和區(qū)電流及跨導(dǎo)公式：?否?2 1 + ?糊?1?及=-?- ?2 ?2琳? ?2? 1 + ?眼？=漏電流與跨導(dǎo)變化應(yīng)為單調(diào)遞減，與仿真結(jié)果相同2.電路結(jié)構(gòu)如圖丁 I 一C-ND2仿真波形如圖所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model所編寫的.sp代碼如圖:*樂東n(? t ：st*率*比暮*珠*泳*袞*泳*Ml DN GS SX BN MOS W=lw L=0. *source*VGN GN 0 L9VSN SN 0 1VDN DN 0 0VBK BX 0 0*

12、analysis*.DC VDN 0 3 0. 05.options post acct be i(Xl) LX7(M1). end分析：由圖知根據(jù)nmos各端口電壓值知，當(dāng)？/變化時晶體管會 發(fā)生源漏反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，故電路存在兩個工作狀態(tài)。第一個工作狀態(tài)，當(dāng)？?i)*# SOUirC p*1? * 由率 * *?MfH(*VGX GX 0 1VSX SN D 1.9VDX DN 0 0VBX BN 0 0*e麻京如*atiali s* 拿*x*聿*k=*.DC VDN 0 3 0. 05 段K衣停*法本本本京宰京率宰口口 t UH呻冷格/*器kk才*#期*不守.options p

13、ost acct be i(ML) LX7(M1j、PTI1分析：如圖，圖中源級電壓為1.9V,柵極電壓為1V,故圖中標(biāo)識的源 級其實是nmos的漏級，故Vx在0.3Vnmos導(dǎo)通，且一定工作在飽和 區(qū)，其他電壓下noms均不導(dǎo)通，電流為零。與上面仿真圖對比，仿真結(jié)果與我們的推測完全相同。.電路結(jié)構(gòu)如圖仿真波形如圖所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model所編寫的.sp代碼如圖:本*本*木net Ii st本*Ml DP GP SP BP PMDS W=lu L=0. 5u9 110 3 o o o OD

14、n “ 01 orD G s Bo 3 o p sV05本才*本本本*本*口111 p U14*本*序*.options post acct probe , prob。i(Ml) LX7(M1) .end分析：如圖知當(dāng)？?變化時Pmo4發(fā)生源漏反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，故分析分為兩個部 分。當(dāng)？? 1.9V時，？?所連接處視為源極。剛開始 PMO犯舊截止。當(dāng)？物 為2V時，？?= 1V,此時？?= - 1V,晶體管導(dǎo)通且處于飽和區(qū)。隨后 隨著?的升高，體效應(yīng)逐漸減弱，閾值電壓的絕對值|?減小，晶體管 導(dǎo)通程度變大，并且即將進入線性區(qū)，電流的絕對值逐漸增大，跨導(dǎo)同 時增加與上面仿真圖對比，仿真結(jié)果與我們的推測完

15、全相同。.電路結(jié)構(gòu)如圖所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 modelGXD9仿真波形如圖所編寫的.sp代碼如圖:所粘.sp 代碼只有 netlist,sourse,annalysisi,output 部分，均不含 model 家案*京*K*w*net1i st寂*哀*煞煞家*需*蕓*京*式*宜宗太*Ml DP GP SP BP PMOS W=lu L=0. 5u宇*華*學(xué)*source*率*字?*字*學(xué)VDP DP VGP GP YSP SPVBP BP *analYS j 兮*宏*定* .DC VSP 0 3 0.05*宇宇不萃*字坪*笨不*字0口t pU t:不字不率宇字鄭界字*不平即素舉.options post acct be i(Ml) LX7(M1J.end分析：如圖示，Vx加在襯底上，故此時電路會受到嚴(yán)重的體效應(yīng)的影響。當(dāng)？?= 0V時，？各疔1V,通過查詢閾值電壓表得到此時閾值電壓為 ？加產(chǎn)0