MOS管的寬長比|溝道寬長比基本概念-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2020-12-25
寬長比是MOS管的導(dǎo)電溝道的寬與長的比，寬長比越大，MOS管的 Id 就越大，也就是寬長比與 Id 成正比。具體公式可以查閱資料。
電流鏡的 Id 比例是 1：2，那么兩個(gè) MOS 管的寬長比的比（注意是兩個(gè)寬長比的比）應(yīng)該也是 1：2，因?yàn)槿缟纤?Id 與寬長比成正比。所以如果 MOS1的寬長比為 10，那么MOS2的寬長比應(yīng)該為 20，以此類推。
如果只是用來做驅(qū)動(dòng)的話，根據(jù)負(fù)載能力確定寬長比。如果前級的驅(qū)動(dòng)能力較小，同時(shí)有要求較高的速度，建議該級長和寬取小點(diǎn)。
如果是用來驅(qū)動(dòng)后一級電路，寬長比主要看后級負(fù)載大小，負(fù)載大，寬長比大，比如說后面有很長的數(shù)據(jù)線或者接了很多的負(fù)載。一般來說，nmos管的寬長比為pmos的1/3。
mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導(dǎo)體(semiconbaictor)場效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。
MOS管的source和drain是可以對調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對調(diào)也不會影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對稱的。
溝道寬長比，是代表著溝道寬度W與溝道長度L的比例。這也是CMOS集成電路的一個(gè)基本概念。溝道（channel）是指場效應(yīng)晶體管中源區(qū)和漏區(qū)之間的一薄半導(dǎo)體層。是由于外加電場引起的沿長度方向的導(dǎo)電層。
如下圖所示：
MOS管工作在非飽區(qū)時(shí)，I-V特性曲線公式近似為：
因此，溝道寬長比對MOS管來說是非常重要的一個(gè)參數(shù)指標(biāo)。寬長比越大，MOS管的 飽和電流(Idsat)就越大，性能就越好。
在數(shù)字后端中，溝道的寬長比也體現(xiàn)在單元庫上。當(dāng)溝道長度L相同時(shí)，不同的溝道寬度會造成cell的不同高度，我們通常說的7 Track, 9 Track即是代表不同的溝道寬度，溝道寬度越大，速度也越快，功耗也越大；
當(dāng)溝道寬度W相同時(shí)，不同的溝道長度L也會造成cell的速度不同，我們通常看到的cell名字里的C14,C16就是代表不同的溝道長度。L越小，速度也越快，功耗也大。
當(dāng)mos管用做開關(guān)時(shí)，寬長比越大切換速度是越快還是越慢呢?
當(dāng)開關(guān)管的寬長比從小變到大時(shí)，先是導(dǎo)通電阻主要影響切換速度，寄生電容影響不大。導(dǎo)通電阻隨寬長比的增大而減小，切換速度也越來越快。
然后到了一個(gè)閾值后，導(dǎo)通電阻不隨寬長比的增大而減小了，寄生電容開始影響切換速度，隨著寬長比的增大寄生電容增大，切換速度就變慢了。
如果接大負(fù)載電容，Cp可以忽略，那么電阻為主；如果接小負(fù)載電容，要兼顧Ron和Cp，就用后仿。
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