• 参考:用Cadence Virtuoso IC617仿真工艺库参数 https://blog.csdn.net/weixin_44115643/article/details/119062516
    图中s和d接反了,导致计算错误,我根据电路图仿真重新计算一下,以下结果都是我按卡西欧计算器按出来的

PMOS计算过程

在这里插入图片描述

VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA V_{SG}= 0.8V, V_{SD} = 1V, I_{DS} = 6.4186 \mu A VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA
VSG=0.8V,VSD=1.5V,IDS=6.9392μA V_{SG}= 0.8V, V_{SD} = 1.5V, I_{DS} = 6.9392 \mu A VSG=0.8V,VSD=1.5V,IDS=6.9392μA

VSG=1V,VSD=1V,IDS=15.273μA V_{SG}= 1V, V_{SD} = 1V, I_{DS} = 15.273 \mu A VSG=1V,VSD=1V,IDS=15.273μA
VSG=1V,VSD=1.5V,IDS=16.258μA V_{SG}= 1V, V_{SD} = 1.5V, I_{DS} = 16.258 \mu A VSG=1V,VSD=1.5V,IDS=16.258μA

MOSFET电流方程

IDS=12μpCoxWL(VGS−∣VTp∣)2(1+λpVDS) I_{DS} = \frac{1}{2} \mu_p C_{ox} \frac{W}{L} \left( V_{GS} - |V_{Tp}| \right)^2 (1 + \lambda_p V_{DS}) IDS=21μpCoxLW(VGSVTp)2(1+λpVDS)

Kp=μpCox K_p = \mu_p C_{ox} Kp=μpCox

得到 IDS=12KpWL(VGS−∣VTp∣)2(1+λpVDS) 得到 \ I_{DS} = \frac{1}{2} K_p \frac{W}{L} \left( V_{GS} - |V_{Tp}| \right)^2 (1 + \lambda_p V_{DS}) 得到 IDS=21KpLW(VGSVTp)2(1+λpVDS)


计算过程

(1) 代入数据

VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA V_{SG}= 0.8V, V_{SD} = 1V, I_{DS} = 6.4186 \mu A VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA
VSG=0.8V,VSD=1.5V,IDS=6.9392μA V_{SG}= 0.8V, V_{SD} = 1.5V, I_{DS} = 6.9392 \mu A VSG=0.8V,VSD=1.5V,IDS=6.9392μA

6.4186×10−6=12KpWL(0.8−∣VTp∣)2(1+λp×1)  式子 (1) 6.4186 \times 10^{-6} = \frac{1}{2} K_p \frac{W}{L} (0.8 - |V_{Tp}|)^2 (1 + \lambda_p \times 1) \ \ \text{式子 (1)} 6.4186×106=21KpLW(0.8VTp)2(1+λp×1)  式子 (1)

6.9392×10−6=12KpWL(0.8−∣VTp∣)2(1+λp×1.5) 6.9392 \times 10^{-6} = \frac{1}{2} K_p \frac{W}{L} (0.8 - |V_{Tp}|)^2 (1 + \lambda_p \times 1.5) 6.9392×106=21KpLW(0.8VTp)2(1+λp×1.5)

得出:

6.4186/6.9392=(1+λp×1)/(1+λp×1.5) 6.4186 / 6.9392 = (1 + \lambda_p \times 1) / (1 + \lambda_p \times 1.5) 6.4186/6.9392=(1+λp×1)/(1+λp×1.5)

λp=−6.4186−6.93926.4186∗1.5−6.9392∗1 \lambda_p = - \frac{6.4186 - 6.9392 }{6.4186 * 1.5 - 6.9392 * 1} λp=6.41861.56.939216.41866.9392

λp≈0.194(用VSG=1V计算得到λp≈0.148) \lambda_p \approx 0.194 (用V_{SG}= 1V计算得到\lambda_p \approx 0.148) λp0.194(用VSG=1V计算得到λp0.148


(2) 代入数据

VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA V_{SG}= 0.8V, V_{SD} = 1V, I_{DS} = 6.4186 \mu A VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA

VSG=1V,VSD=1V,IDS=15.273μA V_{SG} = 1V, V_{SD} = 1V, I_{DS} = 15.273 \mu A VSG=1V,VSD=1V,IDS=15.273μA

6.4186×10−6=12KpWL(0.8−∣VTp∣)2(1+λp×1) 6.4186 \times 10^{-6} = \frac{1}{2} K_p \frac{W}{L} (0.8 - |V_{Tp}|)^2 (1 + \lambda_p \times 1) 6.4186×106=21KpLW(0.8VTp)2(1+λp×1)

15.273×10−6=12KpWL(1−∣VTp∣)2(1+λp×1) 15.273 \times 10^{-6} = \frac{1}{2} K_p \frac{W}{L} (1 - |V_{Tp}|)^2 (1 + \lambda_p \times 1) 15.273×106=21KpLW(1VTp)2(1+λp×1)

得出:
6.4186/15.273=(0.8−VTp)2/(1−VTp)2 6.4186 / 15.273 = (0.8 - V_{Tp})^2 / (1 - V_{Tp})^2 6.4186/15.273=(0.8VTp)2/(1VTp)2

设置

A=(6.418615.273),∣VTp∣=A−0.8A−1 A = \sqrt(\frac{6.4186}{15.273}), |V_{Tp}| = \frac{A-0.8}{A-1} A=( 15.2736.4186),VTp=A1A0.8

∣VTp∣≈0.431V(用VSD=1.5V计算得到∣VTp∣≈0.423V) |V_{Tp}| \approx 0.431V (用V_{SD}= 1.5V计算得到|V_{Tp}| \approx 0.423V) VTp0.431V(用VSD=1.5V计算得到VTp0.423V


(3) 确定

λP=0.194,VTP=0.431V,IDS=12KPWL(VSG−VTp)2(1+λpVSD) \lambda_P = 0.194, V_{TP} = 0.431V, I_{DS} = \frac{1}{2} K_P \frac{W}{L} (V_{SG} - V_{Tp})^2 (1 + \lambda_p V_{SD}) λP=0.194,VTP=0.431VIDS=21KPLW(VSGVTp)2(1+λpVSD)

W=220 μm,L=180 μm W = 220 \, \mu m, L = 180 \, \mu m W=220μm,L=180μm

VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA V_{SG}= 0.8V, V_{SD} = 1V, I_{DS} = 6.4186 \mu A VSG=0.8V,VSD=1V,IDS=6.4186μA

Kp≈64.6 μAV2 K_p \approx 64.6 \, \frac{\mu A}{V^2} Kp64.6V2μA

  • VSG=0.8VV_{SG}=0.8VVSG=0.8V
    在这里插入图片描述

  • VSG=1VV_{SG}=1VVSG=1V
    在这里插入图片描述

  • 打印直流参数,看来还是有差距的
    在这里插入图片描述

  • 有兴趣继续研究beff和betaeff
    MOS管参数μCox得到的一种方法
    https://blog.csdn.net/qq_46579389/article/details/121505516
    (十六) 基于cadence 617 手算参数 μnCox,λ ,VTH仿真
    https://zhuanlan.zhihu.com/p/649679953
    https://blog.csdn.net/Bao_xue/article/details/123706721
    Cadence仿真笔记:MOS的参数名称解释
    https://zhuanlan.zhihu.com/p/591764941
    模拟IC设计 如何得到手算参数(比较详细)

PMOS理论部分

  • Jacob Baker的书CMOS circuit design, layout, and simulation中设置为VSGV_{SG}VSGVSDV_{SD}VSD,这样都是正数,VTPV_{TP}VTP也是绝对值取正数,这样就和NMOS计算公式保持一致了,在满足开启条件下,VSDV_{SD}VSD大小也是可以任意调节得,越大越接近恒流源

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • Jaeger的书Microelectronic circuit design中是负数定义,写得比较简单但是原理讲清楚了,负电压VGSV_{GS}VGS是为了吸引反型层空穴(正电荷p-type)
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • 拉扎维的书讲述了gate-drain电压的相对大小,忘记在哪看到箭头指向是电流流向,PMOS实际电流流向是从S到D,推断图中ID应该是负数
    在这里插入图片描述
  • 和NMOS有关的图,有点抽象
    在这里插入图片描述
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