后續文章大多是基于NMOS器件來講解的，但是對于PMOS都很相似，且兩種MOS性能上各有優劣，不是說只講NMOS就是說NMOS好

CMOS功耗與速度

①開關狀態nmos管：輸入高電平，輸出低電平輸入低電平，輸出高阻
②開關狀態pmos管：輸入高電平，輸出高阻輸入低電平，輸出高電平
單個nmos邏輯：輸入低電平時：nmos高阻，靠上拉電阻（如10k連接到電源）提供高電平輸入高電平時：nmos輸出低電平，輸出端對地電阻10歐姆左右。此時，電源對地大概存在一個10k電阻，一直有電流消耗。
單個pmos管，與單個nmos相似。提供電平方式交換了，電阻接地提供低電平，pmos提供高電平。高電平時，電源對地有一個電流消耗。
cmos電路：輸入高電平時：nmos對地連通，pmos對電源高阻，電源對地沒有電流消耗輸入低電平時：nmos對地高阻，pmos對電源連接，同樣沒有電流消耗

由于nmos使用電子做載流子，pmos使用空穴做載流子，在同樣電場下，空穴移動速度低于電子。即n溝道電導率大于p溝道電導率，所以在同樣的幾何參數情況下，nmos的導通電阻R低于pmos的導通電阻R
在數字電路中，上升沿和下降沿時間約為3RC(R是管子的導通電阻，C是負載電容)，因此使用同樣幾何參數pmos和nmos的cmos電路，下降沿快于上升沿（nmos驅動下降沿，pmos驅動上升沿）

MOS器件結構

技術改進、推動點

即我們要選用更小的有效溝道長度的器件，縮小柵氧化層的厚度

原因：

當集成電路做小后，MOS器件的溝道變短，MOS的飽和電流會變大，從而獲得更快的速度。

與第一點一樣，根據那個MOS飽和電流那個公式，我們可以發現Cox越大電流也是越大的。

但是我們要知道什么東西都不是無限制的，首先，隨著制成的不斷微縮，各種二級效應越來越明顯使柵控能力下降。為了提高柵控能力就得使柵電容提高，我們知道柵電容與厚度成反比，所以柵氧化層的物理厚度就要很薄。但是物理厚度一直減薄下去到了極限就會發生量子隧穿效應，柵極漏電增加。

MOS正常工作的基本條件

mos要正常工作首先是不能讓里面的漏源與襯底或者阱產生二極管正向偏置，首先現代集成電路常采用P襯底工藝（具體原因），所以對于NMOS來說我們需要將它的襯底接地，對于PMOS來說我們要將它的阱接VDD

MOS的I/V特性

輸出特性曲線

輸出特性描述的是漏級電流和漏源電壓的關系

推導過程

不同層的形成：耗盡->反型

形成了反型層我們才能有溝道電流

I/V特性的數學推導

漏源無電壓差的情況下溝道電荷的計算方法

Cox單位面積柵氧化層的電容
Qd更具體化應該稱為溝道某單位長度電荷

漏源有壓差情況下溝道電荷的計算方法

溝道電流的計算

具體公式數學積分推導

未夾斷情況下，也就是線性區的推導

深線性區（這是人為做了一個劃分，這樣我們可以得到一個根據VGS變化的電阻）

受 == 柵壓 ==控制的電阻

當漏級電壓加上后，溝道夾斷之后的公式推導

這里的L我們本來應該用L’，但是因為溝道比較長，所以忽略掉了夾斷點到漏級的距離

綜上所述

截止區用的是Id≈0，是因為還有一個亞閾值區，這個時候電壓電流是呈對數變化的

二階效應

總結

以上是生活随笔為你收集整理的模拟CMOS集成电路学习笔记——MOS器件物理基础的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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