CMOS实验一 - 图文

实验课1 MOS管特性分析

无说明情况下,实验采用课本32页给出的MODEL。

NMOS

LEVEL=1 VT0=0.7 GAMMA=0.45 PHI=0.9 NSUB=9e+14 LD=0.08e-6 U0=350 LAMBDA=0.1 TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.56e-3 CJSW=0.35e-11 MJ=0.45 MJSW=0.2 CGDO=0.4e-9 JS=1.0e-8 PMOS

PHI=0.8 LEVEL=1 VT0=-0.8 GAMMA=0.4 NSUB=5e+14 LD=0.09e-6 U0=100 LAMBDA=0.2 TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.94e-3 CJSW=0.32e-11 MJ=0.5 MJSW=0.3 CGDO=0.3e-9 JS=0.5e-8 一、实验内容和步骤

1. 执行示例中的仿真程序，给出仿真结果。并在NMOS的栅源电压为1.2V

时，PMOS源栅电压等于1.2V时，分别仿真得出二者漏电流特性曲线。这种情况下，手工计算出对于NMOS，当VDS=1V时漏电流、跨导的值；对于PMOS VSD=1V时漏电流、跨导的值。并与仿真结果比较。

2. 沟道长度设置为1u，观察器件的漏电流有怎样的变化？

二、实验结果

1. 执行示例中的仿真程序，仿真结果如图1-1、1-2、1-3、1-4所示：

图1-1 NMOS漏电流特性曲线

图1-2 NMOS跨导变化曲线

图1-3 PMOS漏电流特性曲线

图1-4 PMOS跨导变化曲线

2. 在NMOS的栅源电压为1.2V时，PMOS源栅电压等于1.2V时，仿真二者漏电流特性曲线图如图2-1、2-2：

图2-1 NMOS漏电流特性曲线

图2-2 PMOS漏电流特性曲线

(1) NMOS分析：由于衬和源电压相同，即VBS?0，所以不存在体效应影响，由MODEL提供的参数，可知沟道调制系数为??0.1，VSB?0时的阈值电压由于VGS=1.2V, VDS=1V, 得VDS>VGS?VTH ,所以NMOS工作在饱和区。VTH0?0.7。

根据公式：漏电流I?0.5?nCoxW(VGS?VTH)2(1??VDS),其中：LVTH?VTHO??(2?F?VSB?2?F)，COX??0?itox，?0?8.85*10?14F/cm

可以解得 I?53.9?A，而gm??nCOXWW(VGS?VTH)?2?nI LL可以解得 gm?1.96?10?4S。分析得，理论的两者结果都与仿真结果I?54.3?A和

gm?2.16?10?4S相近。

（2） PMOS分析:由MODEL提供的参数，可知沟道调制系数为??0.2，VSB?0时的阈值电压VTH0??0.8。由于VSG=1.2V,VSD=1V,VDG=0.2V,所以PMOS工作在饱和区。根据公式：漏电流I??0.5?pCoxW(VGS?VTH)2(1??VDS)，其中：LVTH?VTHO??(2?F?VSB?2?F)，COX??0?itox，?0?8.85*10?14F/cm

可以解得I??12.0?A。而gm??pCOXWW(VGS?VTH)?2?pI LL可以解得gm?6.93?10?5S。分析得，理论的两者结果都与仿真结果I??11.5?A

gm?5.78?10?5S 相近。

3.当NMOS和PMOS的沟道长度为1u时，漏电流仿真波形如下：

图3-1 NMOS漏电流特性曲线

图3-2 PMOS漏电流特性曲线

观察对比两图形得，无论NMOS器件还是PMOS器件，当沟道长度从0.5u到1u时，漏电流都下降。

习题2.5 对于下图的每个电路。画出IX和晶体管跨导关于VX的函数曲线草图，

VX从0变化到VDD。在（a）中，假设VX从0变化到1.5V。 （a）1.仿真结果如图a-1、a-2所示：

图a-1 NMOS漏电流特性曲线

图a-2 NMOS跨导变化曲线

2. 分析NMOS：由于衬和源电压不相同，即VBS?0，所以存在体效应影响，由MODEL提供的参数，可知沟道调制系数为??0.1，体效应系数??0.45，

2?F?0.9，VSB?0时的阈值电压VTH0?0.7。

VGS?VDD?VX?3?VXVDS?VDD?VX?3?VXVSB?VXVTH?VTHO??(2?F?VSB?2?F)

由于VGS?VTH?VDS一直成立，故MOS一直工作在饱和区，得：

IX?1W?nCOX(VGS?VX?VTH)2(1??VDS) 2Lgm?2?nCOXWWID?2?nCOXIX LL3. 源代码：

*2013.11.4

.title MOSFET Ix-Vx:

**************netlist***************************** M1 DN GN SN BN NMOS W=1u L=0.5u

**************model NMOS************************ .MODEL NMOS NMOS (

+LEVEL=1 VT0=0.7 GAMMA=0.45 PHI=0.9 +NSUB=9e+14 LD=0.08e-6 U0=350 LAMBDA=0.1 +TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.56e-3 CJSW=0.35e-11 +MJ=0.45 MJSW=0.2 CGDO=0.4e-9 JS=1.0e-8) **************source***************** VDSN DN SN 3 VGSN GN SN 3 VSN SN 0 0 VBN BN 0 0

**************analysis****************** .DC VSN 0 1.5 0.05

**************output******************* .options post acct probe

.probe i(M1) LX7(M1) *LX7() 求器件跨导 .end

(b) 1.仿真结果如图b-1、b-2所示：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8cdf.html