微电子实验报告一

实验一MOS管的基本特性

班级姓名学号指导老师袁文澹

一、实验目的

1、熟练掌握仿真工具Hspice相关语法；

2、熟练掌握MOS管基本特性；

3、掌握使用HSPICE对MOS电路进行SPICE仿真，以得到MOS电路的I-V曲线。

二、实验内容及要求

1、熟悉Hspice仿真工具；

2、使用Hspice仿真MOS的输出特性，当VGs从0~5V变化，Vds分别从1V、2V、3V、4V 和5V时的输出特性曲线；

三、实验原理

1、N沟道增强型MOS管电路图

a)当Vds=0时，Vgs=0的话不会有电流，即输出电流Id=0。

b)当Vgs是小于开启电压的一个确定值，不管Vds如何变化，输出电流Id都不会改变。

c)当Vgs是大于开启电压的一个确定值，在一定范围内增大Vds时,输出电流Id增大。但当

出现预夹断之后，再增大Vds，输出电流Id不会再变化。

2、NMOS管的输出特性曲线

四、实验方法与步骤

实验方法：

计算机平台：（在戴尔计算机平台、Windows XP操作系统。）

软件仿真平台：（在VMware和Hspice软件仿真平台上。）

实验步骤：

1、编写源代码。按照实验要求，在记事本上编写MOS管输出特性曲线的描述代码。并以aaa.sp 文件扩展名存储文件。

2、打开Hspice软件平台，点击File中的aaa.sp一个文件。

3、编译与调试。确定源代码文件为当前工程文件，点击Complier进行文件编译。编译结果有错误或警告，则将要调试修改直至文件编译成功。

4、软件仿真运行及验证。在编译成功后，点击simulate开始仿真运行。点击Edit LL单步运行查看结果,无错误后点击Avanwaves按照程序所述对比仿真结果。

5、断点设置与仿真。…

6、仿真平台各结果信息说明.

五、实验仿真结果及其分析

1、仿真过程

1）源代码

*Sample netlist for GSMC $对接下来的网表进行分析

.TEMP 25.0000 $温度仿真设定

.option abstol=1e-6 reltol=1e-6 post ingold $设定abstol,reltol的参数值

.lib 'gd018.l' TT $使用库文件

* --- Voltage Sources ---

vdd VDD 0 dc=1.8 $分析电压源

vgs g 0 0 $分析栅源电压

vds d 0 dc=5 $分析漏源电压

vbs b 0 dc=0 $分析衬源电压

* --- Inverter Subcircuit ---

Mnmos d g 0 b NCH W=30U L=6U $Nmos管的一些参数

* --- Transient Analysis ---

.dc vds 0 5 0.1 SWEEP vgs 1 5 1 $双参数直流扫描分析

$vds从0V~5V,仿真有效点间隔取0.1

$vgs取1V、2V、3V、4V、5V

.print dc v(d) i(Mnmos) $输出语句。直流模式输出节点d的电平。输出Mnmos的电流.end $结束语句。

2）编译或调试过程

编译与调试并未出错

2、仿真结果及分析

1)仿真结果

仿真结果如上图所示，从上到下依次为U gs为5V、4V、3V、2V、1V，

且图中4V与5V的线在中途出现相交现象

将U gs数值改成3V、2.5V、2V、1.5V、1V，仿真结果如下图所示：

2) 仿真结果分析

在第一张仿真实验图中出现两线相交的情况，经分析是由于头文件gd018.L里面定义了NCH，NCH只能承受3.3V的电压，而上面第一张图也确实是当Vgs超过3.3V时才出现的错误，所以将U gs取为1V、1.5V、2V、2.5V、3V ，输出特性曲线如第二张图片所示，没有出现相交的情况，可知输出特性曲线符合预期。

六、实验结论

实验结论

1） 可变电阻区：

图中的虚线为预夹断轨迹，当U gs 愈大时，预夹断的U ds 也愈大 2） 恒流区

当U ds > U gs -U GS （OFF ）时，各曲线近似为水平平行线，当U ds 增大时，I d 仅略有增大 3） 击穿区

当U ds 过大时，就会出现击穿现象，即上图右侧区域

七、实验心得

可变电阻区

恒 流 区

击 穿 区

预

夹断轨迹