Warum ist gmbs nicht Null, wenn B und S zusammengebunden sind?

Ich habe versucht, diese einfache Schaltung für den DC-Arbeitspunkt zu betreiben. Der Transistor ist bei Vth = 800mV in Sättigung.

Was mich verwirrt, ist gmbs. Es ist nicht null, sondern auch sehr groß im Vergleich zu gm.

Warum ist gmbs nicht Null, wenn B und S zusammengebunden sind?

Danke schön.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Antworten (2)

Der Wert G M B S ist ein Kleinsignalparameter. Es handelt sich um eine Linearisierung um einen gegebenen Arbeitspunkt.

Es beantwortet die Frage, wie stark sich die abhängige Variable ändern würde, wenn die unabhängige Variable variiert wird. Wenngleich v B S = 0 Wir könnten diese Spannung um einen kleinen Betrag ändern v B S und folglich würde sich auch der Drainstrom ändern. Der Betrag wird durch gegeben v B S G M B S .

Ebenso die G M eines Transistors nicht Null ist, selbst wenn das Gate mit einer festen Spannungsquelle verbunden ist.

Machen Sie eine transiente Simulation des folgenden Beispiels und versuchen Sie zu verstehen, was vor sich geht. Ich bin sicher, der Wert von gmbs wird Ihnen plötzlich einleuchten.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Update: Der Grund, warum gmbs nicht gleich Null ist, liegt darin, dass die Backgate-Spannung durch den Backgate-Effekt wirkt.

Der Drain-Strom in Sättigung ist durch die folgende Gleichung gegeben

ICH D = K ' 2 W L ( v G S − v T ( v B S ) ) 2
wobei VT eine Funktion von VBS ist!

Ohne auf die Details der Ableitung einzugehen, ergibt sich daraus schließlich

G M B S = G M γ 2 2 Φ − v B S = G M ⋅ η

gmbs ist also proportional zu gm!

Selbst wenn v B S Null ist, ändert eine kleine Änderung die Schwellenspannung und daher ändert sich auch der Drain-Strom.

Danke schön. gm ist nicht null, da VGS bei DC-Vorspannung nicht null ist. Im Fall gmb ist jedoch auch die DC-Vorspannung VBS null. Sie sind nicht gleich.
Nein, es ist dasselbe. Denk darüber nach.
Siehe mein Update zur Antwort.
Danke schön. Ich werde die Schaltung morgen laufen lassen, wenn ich arbeite. Was soll ich jedoch von der Schaltung aus tun? Sehen Sie, wie sich gmbs mit der Zeit verändert?
Sie sollten sehen, wie sich Id für ein sinusförmiges 1-mV-Signal ohne DC-Vorspannung ändert. Die Variation sollte sich auf gmbs beziehen.
... gmbs für Vbs=0V.
Stellen Sie sicher, dass der Transistor in Sättigung ist.
Wenn sich Vbs so ändert, sollte sich Id ändern. gmbs bei VBS = 0 ist die Ableitung der Kurve Id vs Vbs bei VBS = 0. Normalerweise würde ich erwarten, dass es Null ist. Warum sollten wir jedoch eine Transientenanalyse und keine DC-Analyse durchführen? gmbs ist ein DC-Betriebspunkt, sollten wir also stattdessen eine DC-Analyse durchführen?
Dies sollte Ihnen helfen zu verstehen, dass die Ableitung nicht Null ist. Warum sollte es sein?
Für das Modell, das ich verwende, ist es als Simulation in meinem ersten Beitrag nicht Null. Meine Frage ist jedoch, warum es nicht Null ist? Entschuldigung, aber ich stimme Ihnen in diesem Punkt nicht zu: "Ebenso ist das g eines Transistors nicht Null, selbst wenn das Gate an eine feste Spannungsquelle angeschlossen ist". Es ist klar, dass gm = kn W/L (VGS – Vth) und nicht null ist, da die DC-Vorspannung VGS nicht null ist. Wenn VGS = 0 und angenommener Idealfall Vth = 0, dann gm = 0. Aber das ist anders als gmbs. Unter der Annahme, dass gmbs = k VBS ist, wobei VBS die DC-Vorspannung ist. Dann ist gmbs =0, wenn VBS null ist. Dies ist dasselbe wie gm = k*VGS (angenommen, Vth = 0).
Jetzt verstehe ich, warum du es nicht verstehst. Ich werde meine Antwort aktualisieren.

Das Modell für das NMOS, das im Simulator verwendet wird, ist viel komplexer als das, was Sie in Büchern usw. gesehen haben. Das Modell, das wir Menschen verwenden, muss einfacher sein, Modelle, wie sie im Simulator verwendet werden (BSIM, MOS Model 9, MOS Model 11 usw.) sind zu komplex, um damit zu arbeiten.

Obwohl Sie Bulk und Source kurzgeschlossen haben, haben Sie nur die äußeren Pins des NMOS kurzgeschlossen. Es werden auch Reihenwiderstände zwischen den Pins und dem "echten" NMOS-Modell vorhanden sein.

Ich würde all diesen Modellparametern nicht allzu viel Aufmerksamkeit schenken, sie haben manchmal unerwartete Werte aufgrund der Art und Weise, wie die Werte, die in das Modell einfließen, erzeugt werden. Dies ist ein weitgehend automatisierter Prozess, Geräte werden gemessen und dann werden die Modellparameter (durch ein Programm) so angepasst, dass das Modell den Messungen entspricht.

In über 20 Jahren des Entwerfens von Schaltungen habe ich mich nie mit dem Wert dieses gmbs beschäftigt, also sollten Sie das auch nicht tun!

Danke schön. Es ergibt Sinn. Beim Niederspannungsdesign muss ich jedoch darauf achten.
Bei Niederspannungsdesign muss ich darauf achten Warum ? In diesen 20 Jahren war alles, was ich tat, Niederspannungsdesign. Warum ist gmsb wichtig?
"In über 20 Jahren des Entwerfens von Schaltungen habe ich mich nie mit dem Wert dieses gmbs beschäftigt, also sollten Sie das auch nicht tun" : Vielleicht entwerfen Sie einfach keine Schaltungen, bei denen dies ein Problem darstellt. Nur weil SIE diesen Parameter nicht verstehen mussten, müssen andere ihn nicht in ihren Designs ausnutzen.
@ jbord39 Dann zeigen Sie mir ein Beispiel für die Nützlichkeit von gmbs in einer Schaltung. Es können bis zu etwa hundert Parameterwerte aus einem Modell für einen MOS kommen. Nur wenige davon sind für Schaltungsdesigner wichtig. Viele der Parameter sorgen dafür, dass das Modell "funktioniert". Wechseln Sie zu einem anderen Modell und es gibt möglicherweise keine gmbs oder es hat einen völlig anderen Wert.
@FakeMoustache: Ich muss nicht beweisen, dass dies ein nützliches Konzept für das OP ist, um es zu verstehen; Ich habe die Frage nicht gestellt. Ich weise nur darauf hin, dass, nur weil SIE es nicht nützlich fanden, das nicht bedeutet, dass andere sein Verhalten nicht ausnutzen dürfen. Vielleicht ist das OP das erste, das eine Schaltung erstellt, die die gmbs-Eigenschaften zu seinem Vorteil nutzt.
@FakeMoustache: Mich würde auch der kleinste Technologieknoten interessieren, in dem Sie in Ihren 20 Jahren gearbeitet haben. Vielleicht ist dieses Phänomen dominanter geworden, seit das OP nach FINFET fragt, da Kurzkanaleffekte und Backgate-Eigenschaften ausgeprägter werden (z. B. 7 nm).
Hallo, ich studiere über Energy Harvesting, daher ist die Ausgangsspannung dieser Quellen sehr niedrig. Ich muss mich um alle Parameter kümmern, um Vth zu reduzieren und die Effizienz zu maximieren.
Warum ist gmbs nicht Null, wenn B und S zusammengebunden sind?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v