MOS晶体管非准静态模型工作原理及其特性解析

本节将要导出个对应于近似强反型直流模型的，有用的高频漠型。为了最后得到易处理的表达式，这里将要采用与8.3节巾相同的简化假设。第一条假设是：电荷表达式中的δ假设为

  第二条假设是：就我们的目的而言，δ1对VS或VB的导数可以忽略，因此在微分是δ1将作为常数处理。MOS晶体管非准静态模型。以后我们将通过与更准确的模型进行比较，证明从上述假设确实得出一个有用的模型。

这里需要用到前面几章中已导出的许多表达式，为方便起见，将它们重写在下面。我们将乘此机会以重新组织的形式介绍各种表达式，以便提出有关下列情况的一种完整的描述，并介绍这些情况之间的关系：

1、直流（偏置）激励

2、时变激励

3、（2）的特殊情况，即时变量都是小信号

4、（3）的特殊情况，即小信号具有高颜模型推导特别有用的形式。

直流（偏置）激励。在分析中，我们将发现把栅、耗尽区和反型层的单位面积电荷用VGS=VGB-VSB和VCS（x）=VCB（x）-VSB来表示比较方便。MOS晶体管非准静态模型。回想一下在强反型时，VCB（x）可以认为式位置x出反型层和衬底之间的有效反向偏压。因此，VCS（x）表示在位置x到源区这部分反型区电荷守恒方程Q´G+Q´o+Q´I+Q´B=0，并回忆起式（7.2.3），就可有下面的结果。

单位面积的栅电荷和总的栅电荷分别为

耗尽区的相应电荷为

单位面积的反型层电荷可写成如下形式

其中

沟道中x点处的电流记作II（x），这一电流由式（4.4.12）的右边给出。利用VCS（x）=VCB（x）-VSB，我们有

利用式（9.4.7），该式可写成

且由于在直流时，电流沿沟道处处相同，故

把式（9.4.10）和式（9.4.6）代入式（9.4.9），并对两边从x到L积分，可以得到

当x=0时，该式给出

从上面两个方程可以解出UI（x）：

  在沟道的漏端，有

在沟道的漏端，有

因此

利用上述关于UI(0)和UI(L)的关系式，不难证明式(9.4.12)与近似模型公式(4.4.30)(δ=δ1;这一限制以后将要去掉)完全相同。MOS晶体管非准静态模型。与此类似，式(9.4.13)和对应于近似强反型模型的电势分布公式(4.4.38)是等效的。在本节后面将会发现，对这些公式采用这里给出的形式是比较方便的。

    对于直流激励下的栅和衬底电流，通常假设

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