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MOSFET 的 C-V 曲线仿真方法

在电路设计中,常见到利用 MOS 电容做去耦电容(也有利用来做miller补偿的电容),因此对 mosfet 的 c-v 特性曲线有必要进行确认。

关于具体的 c-v 曲线的仿真方法,首先可以从电容的定义(或者说特性)来确定测试方法,这也是 ee240 里面提到的仿真方法。

下图是实现 MOSFET C-V 曲线的仿真的具体电路(图中加上的电容 C1 仅为方便比较)
mosfet c-v曲线仿真电路

在输入节点加入一个电压,做 AC 分析,同时扫描其 DC 值,考虑电容特性:ac 下 i/v=2*pi*f*C;如果令交流电压 v ac=1,选择频率 2*pi*f=1,这时得到的交流电流大小就是电容值,相应的 smart-spice 脚本如下:

vin in 0 ac 1
.ac DEC 10 '0.05/3.14159265' '0.5/3.14159265' sweep vin -2.5 2.5 0.05
.measure ac i_nmos find i(V1) at '0.5/3.14159265'
.measure ac i_cap find i(V3) at '0.5/3.14159265'

注:AC 分析似乎没法对单独的频率点进行分析,所以上面还是对一段频率扫描,最后只取了我们所要的频率点的结果

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电路中将 MOSFET 设为多 finger 的考虑

在设计中, 通常会考虑将 w/l 较大的 MOS 管拆分为多 finger 的 MOS 管, 这里除了模型中的 w, l 的限制之外,也有一些其它的考虑.

MOSFET with long W

上图所示是一个 w/l 较大的 MOSFET,右侧标注了各端口的寄生,可以看到此时的栅电阻以及对应的寄生电容都较大,因此在实际设计中会将其设为多 finger 的结构。

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