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本帖最後由 card_4_girt 於 2013-1-23 09:09 PM 編輯
. B3 V$ n- o) U# |1 [% Y; S
; n4 S1 n) Q2 g# ]& v/ ?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
! S6 C, o0 ^% l& v0 l' o-------------------------------------------------------------; w- S- z! u% M8 U3 Y5 H7 L4 n
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, F# C0 a# s5 V* H1 b2 e
L為通道長度
( i5 n y4 I' {8 c6 MW為通道寬度 a ^; F$ f9 Q1 |
所以W*L為閘極(Gate)的截面積
. b1 q3 X: @8 y, g而氧化層(SiO2)的厚度為tox
& ~, h& a# ?. b9 c2 `( ?
- Y( B1 f) q+ W# |3 D5 r↑圖一( c5 V4 K! K* s
4 Y, p8 w" t. I& N1 f2 V0 J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
$ s+ ?2 [( O/ d V至於M值，不清楚你指的是什麼6 o2 Z# e& o) a3 q- ]. H
如果是spice的M那是指元件並聯的數目
$ Z# g; e u# w2 D: X" Z# [. z. N, X1 [如果是2 Q( e! Z/ e& g( p5 r7 x
Id=M*(W/L)*(Vgs-Vt-Vds/2)*Vds% O( O5 i& b6 p( N. e2 b. M5 Q
M=un*Cox(un:電子漂移率)9 l0 w- G% g- B
那就更不可能與截面積有關了 T- x5 ~2 Y8 _- [
! f/ a0 F. ^% S1 c B+ c
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
+ @3 h* i3 @4 _- k這時令Vds=Vgs-Vt，則上面的式子就變成
* ?% ?% ^! i8 q! c% k% l1 B- dId=0.5*M*(W/L)*[(Vgs-Vt)^2]% G; R5 d9 t0 p' R$ J0 J
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
/ f2 _) M N* Z# 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); N& K0 C: o# J- v0 Z' o+ ?
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
/ D$ K7 a) m4 u) }- o6 o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( [# \7 C& B! h% f
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
! e3 v4 T! u2 m& o: A" N" U6 U. q0 B$ ^& f0 Q! l/ s3 j! R# `
所以會影響MOS額定電流的因素至少有
" y% ~# `6 e; p5 l* j" M0 d( ^1. 截面積(W或L改變)0 g% x* b! U! q+ k
2. 溫度3 E7 |. f1 C; i
3. 氧化層厚度+ T% _1 Q5 d4 l, ]8 L
4. 基底(Substrate)濃度9 D4 I, {* [3 V
5. 閘極對源極的電壓(Vgs)
4 S1 @# O, ~1 K) |+ [' T8 b3 q7 m
; h: m. ~2 C1 W& A) [) o- u, L2 n5 d如果連通道調變也算進去, j2 N# @8 }8 f$ l9 C
Id=0.5*M*(W/L)*[(Vgs-Vt)^2]*(1+lambda*Vds)
6 V+ [# ?; S+ _; b q6 i2 [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
* b$ ^0 B4 T9 M; M" v0 C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/ C# P1 s4 ^) W" z+ K6 y
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)+ ?; |: U/ ^7 ]% J# |* r$ I
(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)$ j% `4 h, v, S7 g3 a/ v+ u2 S. p
; R3 B. s2 g' N' g8 u4 ]6 p
只是下面文件中的算法，較為簡潔也實用' |6 A$ A M! E/ s
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) J. X5 d& S% K0 v+ r
P=(Tjm-Tc)/Rth$ y( @0 L6 I- y2 T, G( v
因為MOS導通後會有Rds(on)，所以" _: Y7 G2 R6 ]/ Z
P=(Id^2) * Rds(on)
7 R6 ?* q. m Y$ {3 k7 {如此求得, P/ l5 a2 t, n* e( |0 }5 g1 u% t
Id=sqrt[(Tjm-Tc)/(Rth*Rds(on))]
% P* e1 \/ J! D& s) l" O這裡的Rds(on)是指在溫度為Tjm情況的導通電組
8 X; i# s# d6 }4 u, I4 p$ y D R( H. C. \2 q+ S5 b
以下是幾份文件檔供你參考，希望能確實幫助你
+ `- H* s+ o. N6 Q6 e4 R9 W2 e: n8 Z- a- ]
: R9 O3 K) G" d2 m& r( s( `
* Y. e4 k. E% [6 ?1 E3 B, _. C
0 p& h0 Q2 L3 O( `5 S: B. c S |
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發表於 2013-1-23 20:30:50
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