MOS器件是模拟集成电路设计的基础，本推文简单列举一下基本知识点：
1、基本器件模型
以下模型是针对长沟器件

图 1 MOS 器件结构

通过模型导出的器件Model通常是一个四端口网络，这是在实际器件中衬底也是需要接参考的。通常NMOS器件衬底接地（或最低电平），相对应PMOS器件衬底接电源（或最高电平）。衬底电压不同会影响沟道电流。

图 2 衬底的连接




沟道长度调制是在设计过程中是不可忽视的问题，尤其是短沟道器件中，除了考虑沟道长度还得考虑载流子迁移率的速度饱和的问题。

速度饱和

载流子迁移率也依赖于沟道区的横向电场。当电场达到1 V/um时，迁移率开始下降。，由于载流子速度v=uE，当电场足够强时，u会达到一个饱和值，约为l0^7 cm/s。载流子在整个沟道都达到速度饱和时，漏极电流为：

ID=Vsat*WCox(VGS-VTH),此时漏极电流与过驱电压(VGS-VTH)成线性关系

MOS器件模型有很多种，精度和复杂度各不相同：

1）Level1 模式就是一般教科书里的MOS模型，简单便于手工计算推导，只适合长沟器件且精度要求不高时

2）当沟道长度小于4um时。Level1模型就表现出其缺陷，Level2模型就是为了表征更多的高阶效应而建立的

3. Level3模型对Level2模型的解析表达式进行了简化，并引入了很多经验常数，提高了对沟道长度小于1um的器件的模拟精度

4)BSIM/BSIM2/BSIM3模型：Leve1 - 3模型的特点是通过一些方程式描述器件特性，而这些方程是直接从器件物理导出的。然而，当器件尺寸进入亚微米后，物理意义明确、模型准确、运算效率高的解析式的建立变得困难。BSIM采用一种与其不同的方法：加人大量的经验参数来简化这些方程，其不足之处是与器件工作原理失去了联系。

5)此外还有其他各种模型

5.二极管连接的共源级负载

左图源级输入阻抗rin=rds//(1/gm)
右图源级输入阻抗rin=rds//(1/(gm+gmb))


对于长沟器件，在估算输入输出阻抗时，从MOS管漏极看入阻抗会被扩大(gm+gmb)ro倍，从MOS管源极看入阻抗会被缩小(gm+gmb)ro倍，简称MOS管的阻抗变换原理

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