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第01讲-MOS晶体管与双极型晶体管的比较共90页文档_图文

MOS与双极型晶体管的比较

大规模模拟集成电路

1

本讲内容
? MOS晶体管模型 ? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

大规模模拟集成电路

2

从双极型到MOS晶体管的过度

大规模模拟集成电路

3

SIA预测的集成电路工艺发展

大规模模拟集成电路

4

Moore定律

大规模模拟集成电路

5

ISSCC2019论文的分布情况

大规模模拟集成电路

6

不同工艺条件下采用MPW方式 加工芯片的成本

大规模模拟集成电路

7

MOS晶体管的版图示意

大规模模拟集成电路

8

MOS晶体管版图:COX与CD

大规模模拟集成电路

9

MOS晶体管版图:COX与CD的值

大规模模拟集成电路

10

N-阱 CMOS工艺

大规模模拟集成电路

11

MOS晶体管:IDS和VG以 S 及 VD的 S 关系

大规模模拟集成电路

12

本讲内容

? MOS晶体管模型
– 作为电阻的MOS晶体管 – 在强反状态作为放大器件的MOS晶体管 – 在弱反和强反状态之间的变换 – 在强反和速度饱和状态之间变换 – 电容与fT
? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

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13

MOS晶体管IDS与VDS间的关系

大规模模拟集成电路

14

MOS晶体管参数:?,KP ,COX,?

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15

实例:作用于电容的模拟开关

大规模模拟集成电路

16

实例:作用于电阻的模拟开关

大规模模拟集成电路

17

体效应:寄生JFET

大规模模拟集成电路

18

VBS不为零条件下的模拟开关

大规模模拟集成电路

19

本讲内容

? MOS晶体管模型
– 作为电阻的MOS晶体管 – 在强反状态作为放大器件的MOS晶体管 – 在弱反和强反状态之间的变换 – 在强反和速度饱和状态之间变换 – 电容与fT
? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

大规模模拟集成电路

20

MOS晶体管:IDS与VGS的关系

大规模模拟集成电路

21

MOST小信号模型:gm与rDS

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22

跨导(传输电导)gm

大规模模拟集成电路

23

MOST小信号模型:rDS

大规模模拟集成电路

24

MOST小信号增益:AV

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25

大增益设计

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26

实例:单晶体管放大器

大规模模拟集成电路

27

PMOS小信号模型

大规模模拟集成电路

28

MOST小信号模型:gm与gmb

大规模模拟集成电路

29

本讲内容

? MOS晶体管模型
– 作为电阻的MOS晶体管 – 在强反状态作为放大器件的MOS晶体管 – 在弱反和强反状态之间的变换 – 在强反和速度饱和状态之间变换 – 电容与fT
? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

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弱反条件下gm、IDS 与VGS的关 系

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31

跨导gm 与VGS的关系

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32

转换电压VGSt 与弱反(wi)和强反(si)

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33

不同沟道长度L下的转换电压VGSt

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34

弱反(wi)和强反(si)之间的转换

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35

弱反(wi)和强反(si)与比值gm/IDS

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36

wi和si 间平滑变换EKV模型

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37

弱反(wi)和强反(si)转换的电流IDSt

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38

VGS – VT与电流变换系数i间的关系

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39

弱反和强反条件下的跨导gm

大规模模拟集成电路

40

GM与反型状态系数i

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41

本讲内容

? MOS晶体管模型
– 作为电阻的MOS晶体管 – 在强反状态作为放大器件的MOS晶体管 – 在弱反和强反状态之间的变换 – 在强反和速度饱和状态之间变换 – 电容与fT
? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

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速度饱和条件下IDS和gm与VGS之间的关系

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43

饱和区与速度饱和

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44

跨导gm与VGS

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45

速度饱和:Vsat与θ

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46

速度饱和:Vsat、θ与RS

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47

强反(si)与速度饱和(vs)之间的转换电压VGSTvs

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48

强反与速度饱和之间的转换电流VIDSvs

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强反(si)与速度饱和(vs)状态的跨导gm

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50

是速度饱和吗?

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51

不同时期晶体管技术的 强反、速度饱和的VGS-VT的数值

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52

MOST在强反状态的工作范围

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53

不同L条件下gm与VGS的关系(tox相同)

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54

不同tox条件下gm与VGS的关系(tox~Lmin/50)

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55

MOST的IDS,gm以及gm/IDS

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56

栅电流

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57

本讲内容

? MOS晶体管模型
– 作为电阻的MOS晶体管 – 在强反状态作为放大器件的MOS晶体管 – 在弱反和强反状态之间的变换 – 在强反和速度饱和状态之间变换 – 电容与fT
? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

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MOS晶体管电容

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59

MOST的电容CGS与CGD

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60

MOS晶体管的fT(条件iDS=iGS)

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61

高速设计

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62

fT的最大值与沟道长度L的关系

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63

强反与速度饱和条件下fT的模型

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64

强反与弱反条件下fT的模型

大规模模拟集成电路

65

fT与状态系数i的关系

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66

实例:是fT吗?(L=Lmin)

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67

MOST电容CSB和CDB

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68

射频(RF)模型

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69

MOST简单模型总结

大规模模拟集成电路

70

MOST模型逐渐复杂,参数增加

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71

MOS模型的检验

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72

本讲内容
? MOS晶体管模型 ? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

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73

双极型晶体管(BJT)

大规模模拟集成电路

74

双极型晶体管的ICE与VBE

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75

BJT的小信号模型:gm与ro

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76

BJT的电容:Cπ

大规模模拟集成电路

77

BJT的电容:CD

大规模模拟集成电路

78

BJT的电容:Cμ与CCS

大规模模拟集成电路

79

双极型晶体管:fT

大规模模拟集成电路

80

双极型晶体管:fT与ICE

大规模模拟集成电路

81

BJT模型简单总结

大规模模拟集成电路

82

本讲内容
? MOS晶体管模型 ? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

大规模模拟集成电路

83

比较之一

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84

比较之二:最小VDS

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85

比较之之三:gm /IDS

大规模模拟集成电路

86

选择gm的设计参数

大规模模拟集成电路

87

比较

大规模模拟集成电路

88

本讲内容
? MOS晶体管模型 ? 双极型晶体管模型 ? MOS与双极型晶体管的比较

大规模模拟集成电路

89

谢谢!




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