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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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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8 ]9 k4 D9 @- s5 v! t
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% h! m1 M" {/ j) L1 l4 @) b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
& c4 c7 \* B$ K2 m9 j& B; [# z! fL為通道長度" x* j) E! z/ R; I
W為通道寬度
' e5 c; w6 _1 o$ V% Y8 k8 M所以W*L為閘極(Gate)的截面積7 u0 e: W3 x# l7 O
而氧化層(SiO2)的厚度為tox
: o. H5 z% d9 Z9 h' N) O/ W& a1 U- p3 \ A
/ \& A4 M3 b1 }2 @↑圖一
; |: G/ @/ s) E3 E8 g7 g+ c
$ W, u' U( _$ q+ P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
$ n9 }+ {, P/ z7 @至於M值,不清楚你指的是什麼+ K7 R' N3 |- r1 G, ~2 e J7 u
如果是spice的M那是指元件並聯的數目
/ [+ b, x* ]) z7 `: ]* s如果是5 Z+ |! @6 Q S
Id=M*(W/L)*(Vgs-Vt-Vds/2)*Vds
* L$ u3 }; H. I# w+ Z7 ~6 e0 MM=un*Cox(un:電子漂移率)1 C) R, b; L' C% R' e3 C
那就更不可能與截面積有關了6 m4 a; z! m: a
9 V' n2 C2 R1 [2 G4 |
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
7 _, a3 i- | |; F+ G9 Q* H這時令Vds=Vgs-Vt,則上面的式子就變成3 j" n0 D v( [7 V4 Y, ^5 s% V
Id=0.5*M*(W/L)*[(Vgs-Vt)^2]
0 e/ B2 m) u/ x+ j& a$ g) l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
3 {5 n. N% j P) G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)$ v/ {- f5 ]/ Z* e
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3 U; ?, s2 G! Q5 r
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6 V/ t& \/ X! P
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; r/ g3 M* b5 W% a7 k) b5 e
8 e0 J, F4 C) z所以會影響MOS額定電流的因素至少有! ]9 v# }2 D/ e5 }2 j ?. c2 @
1. 截面積(W或L改變)
5 d4 n- `. j* v2. 溫度
) s1 A \( \ h$ V; X/ K3. 氧化層厚度
8 ?/ t3 H5 m5 {% A" V4. 基底(Substrate)濃度3 Z. v5 h8 g9 Z- o
5. 閘極對源極的電壓(Vgs)( z- M! R% x) O- u' Z% ~8 E
; g. E" d6 Y, n) q) f7 H& D" C
如果連通道調變也算進去
2 N! P5 X* c' w, SId=0.5*M*(W/L)*[(Vgs-Vt)^2]*(1+lambda*Vds)
' ]5 s L/ b3 X8 s* ]( p2 a s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0 H) j: i3 Q6 M" T! Z% f2 Q9 B
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" J4 N& Q& i( E4 t! U, V( t# S
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)
) G O9 {, W5 z8 f* w- f- ]" v9 x% o(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); p' m( q1 X. j- ^& b4 C0 D
4 [4 v+ F8 V. T' m
只是下面文件中的算法,較為簡潔也實用
# ^6 r" n( Q4 @& U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3 O+ f0 y1 T% W
P=(Tjm-Tc)/Rth
3 ?% f! L; M' h/ W因為MOS導通後會有Rds(on),所以% {* m' J$ M: d% L K
P=(Id^2) * Rds(on)
' G0 {' G K' [如此求得
" o# [! I# T0 C0 {5 f3 [8 BId=sqrt[(Tjm-Tc)/(Rth*Rds(on))], T( F' y) p3 a! G; S: _$ x/ `' v
這裡的Rds(on)是指在溫度為Tjm情況的導通電組$ K; w+ S+ z3 L' n& |: T, Q
- J1 d/ L5 }% Z+ K1 I
以下是幾份文件檔供你參考,希望能確實幫助你
0 {) R' Z3 W& J0 W2 d9 T( P" Y7 p! n/ G$ ?, } L$ o( m
- @5 v' n3 v/ r2 O( q) R: T, ]& K0 a% K
5 C& T5 h' r% s7 q* @$ q/ \& T& F- q# n, v$ C
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