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本帖最後由 card_4_girt 於 2013-1-23 09:09 PM 編輯
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" {- X. T( U E下面純屬個人的想法,如果有錯的話還請各位前輩們修正,順便於最後附上幾份文件給大家
5 |; A& d+ _& V5 B-------------------------------------------------------------! G) E9 D5 y# Q5 [9 G$ \7 M
如果先不談通道調變效應以及源/汲(Drain/Source)兩端的延伸側邊考慮圖一的MOS結構,那麼
! _# ]5 W0 o( c9 D' N! UL為通道長度* G& n1 `4 p& C* }& I
W為通道寬度1 G# H! u' t3 B1 d* x' c
所以W*L為閘極(Gate)的截面積
+ D% s) L: g$ `+ U' F: t) E而氧化層(SiO2)的厚度為tox! A* R# i# @3 Z0 J1 u% U
1 n0 i4 J9 o( [3 Y& y6 o6 k0 o↑圖一
4 I3 i. f6 C4 w# W2 c
$ A! y9 E& j# L; h: N因為在此寬度(W)是相同的,所以只要給定Source或Drain的長度(L),各別的截面積就算得出來* b' ?" T/ p" N3 P
至於M值,不清楚你指的是什麼
$ P3 N8 a: m) m j8 b如果是spice的M那是指元件並聯的數目0 p6 f0 \* y5 S3 {: y |
如果是
: P" B" [: M* E+ C! yId=M*(W/L)*(Vgs-Vt-Vds/2)*Vds3 E5 ?. v* `: q n! O
M=un*Cox(un:電子漂移率)
8 j8 f& U6 M5 c那就更不可能與截面積有關了- O2 O7 D' [$ N
/ w4 P9 L$ [# e/ c+ O/ f) L如果就MOS元件特性來看,要有比較大的增益,就要讓它操作在飽和區4 \, Q# y! f& D+ F( Q, T
這時令Vds=Vgs-Vt,則上面的式子就變成
! P t8 [7 V+ u! a- OId=0.5*M*(W/L)*[(Vgs-Vt)^2]+ W' U+ I2 V0 w% s# ^7 X; V
此時Vds怎麼樣都不使得Id改變,如果又假設在常溫之下讓Vt固定,那只有Vgs才能使Id改變) G, z( o6 z6 r
換句話說,此時飽和區中MOS額定電流取決於最大的Vgs(閘極對源極); A# Y7 Q& }7 s+ j
如果又不是在常溫之下,那麼Vt=kT/q(thermal voltage)就隨T(絕對溫度)變化7 k! w+ p! n8 n% {( A0 u* k& u
如果Gate面積改變,比方說寬度(W)加長或通道(L)變短,Id也會改變; X$ A5 [3 Q6 h1 V$ S
再來如果是製作元件,需要動到M值,比如氧化層增厚,或是un值受到溫度或載子濃度而改變,這些都會影響到Id
! U8 l- ?# S( n
9 ?7 U4 s/ C" ~4 ` n, k* Q, {/ N, m所以會影響MOS額定電流的因素至少有6 S! x' I. i* r6 H% w( G8 ~
1. 截面積(W或L改變)
. @! W5 `& k' W I7 S, \2. 溫度
( q0 t. ] e) ?+ _0 b. h3. 氧化層厚度
( T S* b/ j4 k4 U p4. 基底(Substrate)濃度
. j) ?, Y5 X1 c9 _1 n: m5. 閘極對源極的電壓(Vgs); G: u8 j; a: \" }* q
% P4 J. [* Y: G$ g" j: |$ z5 a
如果連通道調變也算進去* j6 F* A. G3 H% T+ I% x
Id=0.5*M*(W/L)*[(Vgs-Vt)^2]*(1+lambda*Vds), F5 R$ G! a) v
那即使進入飽和區,vds的改變也會造成Id的改變,但並無法從中得知額定值,但此式卻又具實際的考量
. X" M; }, _2 W8 H& ]這時就真的需要用別的方法求得MOS的額定電流了,因為無法單憑Vgs最大就得到額定電流/ K8 D% a# R! X) p. \
而且以上的說明主要是解釋哪些會影響MOS源極電流的因素,只是當電壓條件(Vgs, Vds)為最大值時,若尺寸不便,就能藉以推算相對的Id(額定值) H6 b: I9 P1 R9 A) ?' x
(若尺寸改變,如L,那lambda也會改變,因為lambda與L成反比,所以長通道元件的通道調變影響較小,飽和區增益也比較大)
6 f6 T7 b+ _2 P( l' V; W, T% }
: P! E0 P' ?9 P& O5 j* Q只是下面文件中的算法,較為簡潔也實用
7 A) h" j0 r- y藉由接面對外殼(Junction-to-case)的內部熱電阻Rth、接面的額定溫度(Tjm)與外殼溫度(Tc)帶入下方公式算出消耗功率
7 A8 \6 r6 e- YP=(Tjm-Tc)/Rth
6 @, Q% w. n) Z1 z8 P' y因為MOS導通後會有Rds(on),所以& Q2 D. Z$ M1 q/ J
P=(Id^2) * Rds(on)1 A' v5 v, Y+ f
如此求得
+ h- ^) S( ?6 G$ Z* T& e- PId=sqrt[(Tjm-Tc)/(Rth*Rds(on))]" z/ D2 t. k | j$ a. _
這裡的Rds(on)是指在溫度為Tjm情況的導通電組
. q9 Z+ {2 Z7 ^; I" W& Z0 D- J0 H4 R! p- F( a k0 L$ r
以下是幾份文件檔供你參考,希望能確實幫助你" U" k0 g/ l* R+ E1 a' T; W( k
o k8 T2 K1 M
# A( ^1 w. Q3 c6 \( R- m
* M/ O( L& Z; G3 ^# f: h
/ P0 t: m% R: {5 `3 P |
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