MOS場效應管模型分析電路設計的基本方法

在分析和設計MOS大規模集成電路中，計算機輔助電路模擬已成為電路設計的基本方法，電路模擬中所用的MOS場效應管模型及所取模型參數的精度，對計算機輔助設計和分析電路的結果都有很大的影響，它關系到設計值與實際值是否一致，因此，對于MOS場效應管模型的研究正在廣泛地開展并且逐步地深入，電路模擬中所用的場效應管模型也在不斷地修正.SPICE是電路模擬中應用最廣泛的一種計算機電路分析程序，它提供了三種MOSFET管模型，MOS1是由平方律IDS-VDS 特性描述的Shichman-Hodges（9）模型，MOS2考慮了各種二階效應，MOS3是半經驗模型，本節只介紹MOS1模型，由于這種模型比較簡單，具有一定的精度，因此在MOS集成電路的設計中被廣泛采用。

圖1.3-1 a為n溝MOS場效應管，它的大信號模型如圖1.3-1 b所示。這種模型適合于直流、大信號瞬態特性分析。圖中的G、D、S分別表示MOS的柵、漏、源級，B表示襯底。大信號模型由一個電壓控制的電流源，兩個二極管，兩個電阻及五個電容組成，電流源ID模擬MOS場效應管的漏源電流，它受端口電壓的控制；兩個二極管D1、D2分別模擬襯底-漏、襯底-源兩個二極管；電阻分別模擬漏歐姆電阻；電容柵源、柵漏、柵-襯廊之間的電容，、分別模擬襯底-漏、襯底-源之間的Pn結結電容。

若把圖1.3-1b中的二極管D1、D2的極性顛倒過來，便是P溝MOS管的大信號模型。

從大信號模型很容易得到MOS管的直流特性模型和交流小信號特性模型，以下我們分別進行討論。

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