MOS管使用---如何选取合适的过驱动电压?

MOS管使用---如何选取合适的过驱动电压?

一、基础知识

(一) 跨导电流效率

表示为跨导和漏极电流的比值,表现为单位漏极电流可以转换的电导。该值越大,mos管的精度越高。

(二) 截止频率

称为截止频率或者特征频率,可以用 代指,表现为mos管0dB时输入信号的频率。该值越大,mos管的速度越快。

由 ,,,

则可以得到 。

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二、理论分析

1. ,则跨导电流效率随着过驱动电压的增大而减小。

2. ,则截止频率随着过驱动电压的增大而增大。

分析:我们希望 越大越好, 越大越好,但是过驱动电压却导致他们一个增大一个减小。所以我们可以选取一个过驱动电压,使得mos管的 最大,则此时的过驱动电压就完成了mos管精度与速度的折衷。

我们可以通过 的值来评估我们的过驱动电压的好坏。

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三、仿真分析

仿真的电路如下图所示。

将栅源电压 设置成一个变量进行直流扫描,然后对mos管的参数进行分析。

1.横坐标为 ,纵坐标为 。得到如下结果。

分析,可以看到当 取值为100mV时,纵坐标取得最大值。

2.横坐标为 ,纵坐标为 。得到如下结果。

首先从书本上我们学习到了过驱动电压 ,但是这是理想的状况,在实际的过程中,由于存在二级效应的影响,导致这三个值并不是完全相等的。

分析:从仿真结果可以看到这三个值不是相等的。

我们使用 作为横坐标继续仿真。

可以看到当其值取到240mV时,取到最大值。

3.横坐标为 ,纵坐标为 ,仿真结果如下图所示。

分析: 的取值在8~9之间较好。

4.分析当mos管的栅长发生变化时,这个最佳过驱动电压的取值的变化情况。

横坐标为,纵坐标为 ,改变栅长重复扫描,得到如下结果。

分析:当栅长该改变时,最佳的过驱动电压取值不变,为100mV。

学习视频:Why Vdsat=200mV in 180nm CMOS_哔哩哔哩_bilibili

本人目前大四,研究生转专业到集成电路,正在学习相关知识,欢迎各位批评指正,谢谢!

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