第二章作业答案教材

• 2.3 导出用ID和W/L表示的gmro的表达式。画出以L为 参数的gmro~ID的曲线。注意λ∝L
解：
gm
2Cox
W L
ID
1
ro ID
gmro
2Cox
W L
ID
1
ID

A
WL ID
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2.4 分别画出MOS晶体管的ID~VGS曲线。a) 以VDS作为参
0 8.854 1012 F / m sio2 3.9
Cox
0 sio2
tox
3.837 103 F / m2
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a) PMOS管： 假设阈值电压VTH= -0.8V,不考虑亚 阈值导电
① 当| VGS | <0.8V 时，PMOS管工作在截止区，则ID=0
2.1、W/L=50/0.5，假设|VDS|=3V，当|VGS|从0上升到 3V时，画出NFET和PFET的漏电流VGS变化曲线
解：
a) NMOS管： 假设阈值电压VTH=0.7V,不考虑亚 阈值导电
① 当VGS<0.7V时，NMOS管工作在截止区，则ID=0 ② 当VGS>0.7V时， NMOS管工作在饱和区，NMOS管
② 当| VGS | ≥0.8V时， PMOS管工作在饱和区，PMOS
管的有效沟道长度Leff=0.5-2LD，则
p 100cm2 /V / s LD 0.09 106 m
p 0.2V 1 tox 9 109 m
ID

1 2

pCox
W Leff
(VGS
VTH )2 (1 p 3)
2）PMOS p 100cm2 /V / s
pCox 3.835105 F /V / s
gm
2PCox
W L
ID
1.96
mA /V
1
1
ro P ID 0.2 0.5103 10k
gmro 1.96 103 10 103 19.6
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的有效沟道长度Leff=0.5-2LD，则
n 350cm2 /V / s LD 0.08106 m
n 0.1V 1 tox 9 109 m
ID

1 2
nCox
W Leff
(VGS
VTH )2 (1 n 3)
ID 12.8103 (VGS 0.7)2
VX<1.97V时，M1工作饱和区，则
IX

1 2
nCOX
W L
2.727 VX 0.46
0.9 VX
2
(1.3 0.1VX )
gm
2nCOX
W L
IX
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(b) λ=γ=0, VTH=0.7V ① 当0<VX<1V时，MOS管的源-漏交换 1.9V
解：本题忽略侧向扩散LD
Cox
0 sio2 3.837 103 F / m2 tox
1）NMOS
nCox 1.34225104 F /V / s
gm
2nCox
W L
ID
3.66
mA /V
ro

1
n ID

1 0.1 0.5103
20k
gmro 3.66 103 20 103 73.2
2.5 对于图2.42的每个电路，画出IX和晶体管跨导关于VX
的函数曲线草图，VX从0变化到VDD。在(a)中，假设Vx
从0变化到1.5V。 （VDD=3V）
VDD
(a) n 0.1V 1 0.45V 1/2 2F 0.9V
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
VTH 0 0.7V VGS VDD VX 3 VX
VDS VDD VX 3 VX
VSB VX
M1 Ix
V+X -
VTH VTH 0 2F VSB 2F
IX

1 2
nCox
W L
VGS
VTH 2 1 VDS
IX

1 2
nCox
W L
3 VX 0.7 0.45
IX
+
VX
M1
-
+
VGS 1.9 VX
VDS 1 VX VDSAT Von 1.2 VX
1V -
工作在线性区，则
IX
nCOX
W L
[(1.2

VX
)(1

VX
)

0.5(1

VX
)2
]


1 2
nCOX
W L
(1.4 VX )(1VX )
gm

nCOX
W L
VDS
ID 4.8103 (VSG 0.8)2
0 8.854 1012 F / m sio2 3.9
Cox
0 sio2
tox
3.837 103 F / m2
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2.2导W和/L输=出50阻/0.抗5, ，|ID以|=0及.5本mA证，增计益算gmNrMo OS和PMOS的跨

nCOX
W L
(1Vx )
② 当1V<VX<1.2V时,MOS管工作在线性区
IX

1 2
nCOX
W L
[2 0.2(VX
1) (VX
1)2 ]

1 2
nCOX
W L
(1.4 VX )(VX
当VGS>VDS+VTH时，MOS工作在三极管区（线性区）
ID

nCox
W L

VGS
VTH
VDS

1 2
VD2S

VTH
VGS
VTH0 VTH1
VGS
VDS+VTH1 VDS+VTH0
VDS3+VTH VDS2+VTH VDS1+VTH
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2
0.9 VX 0.9 1 3 VX
上式有效的条件为 3 VX 0.7 0.45 0.9 VX 0.9 0
即
VX 1.97 V
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(a)综合以上分析 VX>1.97V时，M1工作在截止区，则IX=0, gm=0
数；b)以VBS为参数，并在特性曲线中标出夹断点
解：以NMOS为例
+
当VGS<VTH时，MOS截止，则ID=0
+
VGS
-
+ VDS
VBS
--
ID当VTH<VGS<VDS+VTH时， MOS工斜率作正在比于饱VDS和区
ID
1
ID 2
C WL V V n ox
VSB=0GS
2 VSBT>H0