教你怎样去计算MOS管vth与UnCox两个参数的值

对于一个MOS电路来说，计算的话，有两个参数是比较重要的。一个是vth，一个是UnCox。不考虑其他效应。

那有一个工艺库，就要知道工艺库的这两个参数。一种方法直接看工艺库参数，但是现在的工艺库是基于BSIM，参数超级多，有考虑到很多二级效应。如果直接用工艺库的参数vth0，UnCox来计算的话，会发现计算的值和仿真的值相差比较大（我觉得可能是因为仿真用的公式不是我们学的平方率公式）。因此就需要找出我们用于手算的这两个参数的值。

对于MOS饱和情况：

其电流方程

两边开根号，可以得到Id和Vgs是线性的。因为s端接低电平（对于N管），接高电平（对于P管）。所以就得到Id和Vg是线性的。

即

搭电路(以下的方法是在艾伦的CMOS模拟集成电路设计上介绍的)

所用的库是st02 。这库也是模拟集成电路设计与仿真所用的库。

管子的宽长比都是10u/5u。

V1电压源为5V，提供电源。V0电压源提供给管子的栅极输入。

对V0进行DC电压扫描。得到N管和P管关于电压V0的曲线。利用计算器得到扫描数据。

DC设置和得到的输出曲线。

N管和P管的电流对于输入电压扫描的值。左是N管电流，右是P管电流。

得到数据后，就用matlab来处理。利用数据，得到拟合的线性曲线，得到斜率和截距，就可以得到参数的值了。

Matlab的代码如下：

前一个值是斜率，后一个值是截距。

带入到

即可得到

这样就得到了参数了。

下面进行去验证一下：

将宽长比改成 N管8.5u/5u P管 7.3u/5u

利用电流公式 得到

N管电流 181.96uA

P管电流 48.1uA

从图中仿真出来的电流比较，会发现，误差比较小。。

可图中还可以看出，N管的Vth为0.75v，P管的Vth为-0.98V。与我们计算出来的值不一样。相差0.1V左右。（我认为仿真的时候，考虑了对Vth影响的二阶效应，所以造成Vth有变化）。

以上的数据在长沟道的时候，计算比较有效。在短沟道情况下，计算误差就比较大了，因为在短沟道下，平方率公式已经不适用了，此时二阶效应的影响比较大了。不过模拟电路，沟道都不会太短，可以按照长沟道公式计算。

查过书，书上说，沟道小于0.8um，就算短沟道了，此时计算就不适用平方率公式计算了。有个gm/id的方法是在短沟道情况下用的，不过还没有研究。

原作者：卢骏