MOS器件物理基础知识

1、对于一个mos管，哪些属于设计可控参数？哪些属于工艺参数？

设计可控参数：沟道的长度和宽度

工艺参数：氧化层厚度、衬底掺杂浓度

2、什么是标准CMOS工艺？什么是深N阱工艺它们分别有什么特点？

标准CMOS工艺：就是在同一块衬底上集成NMOS和PMOS,比如在一块p衬底可以先做一个nmos然后再做一个N阱，再在N阱中掺入p+区形成PMOS，如下图所示：

问题：NMOS的衬底和PMOS的衬底可以分别接不同电位吗？

答：对于NMOS而言，所有衬底都接在一起，一般接地，对于PMOS而言，由于N阱可以隔离，故PMOS的衬底可以接不同电位。

深N阱工艺：就是在p衬底上，通过掺杂形成一个深N然后再形成一个P阱，制作NMOS，可以实现器件隔离的作用，同时提高了电路的性能，缺点是电路面积增大、费用较高。

3、NMOS和PMOS管的符号表示，电流方向？

对于NMOS：电流由D流向S

对于PMOS：电流由S流向D

4、MOS管的应用有哪些？

（1）MOS管可以作为开管使用。

（2）MOS管可以作为一个压控电流源使用（VCCS）

5、BJT可不可以作为开关使用？为什么？

答：BJT作为开管效果不好，因为存在b流向e的电流，不如mos管，mos管的栅极为一个电容，无电流流过。

6、MOS管的阈值电压受哪些因素影响？

7、MOS管的Vth是一个固定值吗？

答：对于给定温度下的Vth可以近似看作一个恒定值，但是对于高精度要求的情况下，Vth并不是一个可靠的数值。

8、怎样理解MOS管的截止区、深线性区、线性区（三极管区）、饱和区？

截止区：是对于而言的，对于S端接地，可以看作当,若S端不是0电位，则为。

深线性区：是对于而言的，此时默认，有,深线性区可以看作一个压控电阻。

线性区：又称三极管区，也是对而言的，有Vds≤Vgs-Vth

饱和区：也是对而言的，若，则称此时，MOS管进入饱和区。

9、MOS管在各个区的I/V关系如何？

答：

在截止区：

（1）在三极管区：

（2）在深线性区：

（3）对于长沟道器件而言，在饱和区：

10、什么是过驱动电压？

答：

注意不同对应着不同的过驱动电压，并不是定值。

11、怎么理解、、？

就是一个纯交流小信号，而则是相当于偏置电流，为一个直流信号，则是在一个直流上驼伏一个小的交流信号。

12、怎么理解“小信号”？

13、推导跨导公式，并解释其物理意义

注意：此处可以看出，为交流小信号的放大倍数。反应了栅压对沟道电流的控制能力。

的计算公式如下：

注：、、、为四个变量。

14、怎么理解交流小信号模型？分别画出NMOS和PMOS的小信号等效模型

答：交流小信号模型，将电路中的直流源看作接地，此时的输入为纯交流

对于NMOS而言：

对于PMOS而言：

15、怎么理解体效应（背栅效应）？

对于NMOS而言，体效应就是S源端与衬底B的电位不一致。而引起的阈值电压的改变。

16、什么是体效应系数？体效应系数由什么决定？

为体效应系数，对于NMOS为正、对于PMOS为负。由工艺决定，单位为.

17、画出考虑体效应的MOS等效小信号模型

18、什么是沟道长度调制效应？

短沟道器件比较明显，当器件进入饱和区时，沟道产生夹断，有效沟道长度发生改变，会导致沟道电阻减小，沟道电流增加。

19、什么是沟道长度调制系数？沟道长度调制系数由什么决定？越大越好还是越小越好？

沟道长度调制系数由工艺和设计同时影响。越小越好，沟道效应越不明显。

20、画出考虑沟道长度调制效应的MOS小信号等效模型

沟道长度调制效应可以等效为一个输出电阻的作用。其表达式可以写为：

21、解释亚阈值导通，并说明其特性。

理想情况下，当时，，但是实际情况并非如此，在亚阈值区，也会存在一定的电流。

在亚阈值区，当Vds≥100mV时，看作饱和，电流与呈指数关系。

亚阈值区的特点：（1）功耗低（2）噪声大（3）速度慢