SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 13Graf 3.1: Typický průběh výstupní charakteristiky NMOS tranzistoruPozn.: V dalším textu budeme dále uvažovat NMOS tranzistor.3.2 Analýza MOS tranzistoruV této kapitole ukážeme tři různé modely MOS tranzistoru, lineární model, kvadratickýmodel a model s variabilní velikostí depletiční vrstvy. Lineární model korektně předvídáchování MOS tranzistoru pro malá napětí drain-source, kdy MOSFET pracuje jako řízenýodpor. Model kvadratický bere v úvahu variaci napětí kolem kanálu mezi oblastí drain-source.Tento model se používá nejčastěji pro praktické výpočty. Nebere ovšem v úvahu různoutloušťku depletiční vrstvy podél kanálu. Poslední model zahrnuje i toto chování a je tedynejpřesnější.3.2.1 Lineární modelLineární model popisuje chování MOSFETu při nízkých napětích drain-source. Jakodkazuje samotný název modelu, lineární, model popisuje MOSFET v oblasti kde pracujejako lineární součástka. V této oblasti může být tranzistor modelován jako rezistor řízenýnapětím gate-source. V tomto režimu může MOSFET sloužit jako spínač pro analogové idigitální aplikace a nebo jako analogový dělič.Obecně je proud drainem možno vyjádřit jako celkový náboj v kanále (inverzní vrstvě)dělený časem, který nosiče náboje potřebují pro cestu mezi oblastmi drain a source.IQWLinvD= −( 3.1 )trkde Q inv je náboj inverzní vrstvy na jednotku plochy, W šířka hradla, L délka hradla a t rje tranzitní čas. Pokud je rychlost nosičů mezi drain-source konstantní potom tranzitní čas jeroven: