MOS器件作為電容，電容的值應該由什么決定?-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-04-13
電容在電路設計中是一個基本又必不可少的部分，除了作為旁路，濾波，去耦或隔直等作用，在一些電路中也可以作為運算電路單元，完成信號的存儲和傳遞。在集成電路設計中，電容的實現方式主要有MIM、PN結電容、Metal寄生電容和MOS電容等。
我們都知道零點和極點的相互作用對于一個系統的穩定性非常重要。對于一個amplifier來說，它倆直接決定了amplifier的UGF和PM等參數，如何進行補償就非常考驗模擬IC工程師的能力了。
其中一個方法就是為系統引入一個特定頻率的零點，從而去消除掉該頻率點的一個極點，達到增加PM的作用。
但是當我們把電阻和電容串聯放入系統中的時候，電容的選擇就顯得比較關鍵了，其中一個方式便是把MOS器件作為電容來使用。那么在實際應用中，電容的值應該由什么決定，它會在不同的工作條件下發生變化嗎？通過仿真，以下進行了簡單的總結。
一、MOS作為電容的值隨Vgs的變化
電容的大小隨Vgs的變化可以參考Figure1。
1.當MOS管處于cutoff的時候，沒有導通溝道形成，此時Cgs和Cgd約等于0。
2.當MOS管處于linearregion的時候，導通溝道已經完全形成，此時Cgb約等于0。
3.當MOS管處于saturationregion的時候，溝道部分導通，此時Cgb約等于0。
因此，為了得到MOS在不同Vgs下電容的變化，需要搭建一個testbench進行了簡單的模擬（具體圖片已經省略，方法在于確立合適的直流工作點并進行dc仿真，然后運用list菜單讀取電容，它大小的變化趨勢和分析基本一致。
二、MOS作為電容的值隨WL的變化
我們知道，電容的阻抗R=Rreal+Rimage=Rreal+1/jwC，于是可以通過設置適當的輸入信號，然后通過Calculator的計算，不僅可以得到電容的阻抗R隨頻率的變化曲線，還可以得到電容的值（直流仿真中可以通過list直接獲得Cgs+Cgd+Cgb的值，但是交流仿真應采取通過讀取電壓間接得到阻抗的方式來計算）。
在一個LDO的應用中，由于該MOS在正常工作狀態下總是工作在linearregion下的，截取了該條件下的電容大小，在觀察電容的大小是否隨WL線性變化的同時，也能更加直觀的得到一定尺寸的MOS管帶來的電容大小是多少（仿真圖片已省略，設置了三組WL的值，并讀取了電容大小的值）。
從三個仿真結果可以得出結論，電容的大小和WL基本滿足線性關系，符合Figure1中表格描述的關系。不過不同的工藝model下，不同的layout方式等也都會讓電容的大小產生變化。
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