CMOS模拟复习题详解：N沟道MOSFET、自锁效应与小信号放大器计算

模拟CMOS复习题是一份针对电子工程或微电子学专业学生设计的复习材料，主要考察了CMOS场效应晶体管(MOSFET)的基础理论及其在电路设计中的应用。该试题分为简答题和计算题两部分。 **一、简答题（共55分）** 1. **N型MOSFET分析（19分）** - **截止区、线性区和饱和区的划分及工作条件：** 漏极电流ID与漏源电压VS的关系图可以帮助理解这三个区域。截止区时，ID近似为0，由VGS小于阈值电压决定；线性区ID随VGS增加线性增长；饱和区ID接近恒定，VGS远大于阈值电压。对应的电流表达式分别为：截止区ID = 0，线性区ID = k*(VGS - Vth)，饱和区ID ≈ Kp*W/L * (VGS - Vth)^2。 - **体效应：** 由于半导体的尺寸减小，势垒变薄，可能影响阈值电压Vth，改变器件的性能，如阈值电压漂移和载流子浓度的变化。 - **沟道长度调制效应：** 随着沟道长度L减小，阈电压下降，影响放大器的电压增益和带宽。 - **亚阈值导电：** 当VGS小于阈值电压时，尽管ID很小，但仍存在电流，称为亚阈值导电，其特性包括低功耗和噪声敏感。 2. **电路反馈类型判断（16分）** - 需要分析电路的输入输出关系，依据反相、同相、电压或电流馈电信号的特点来确定反馈类型，并解释判定依据，如负反馈可以稳定输出或改善增益带宽积。 **二、计算题（共35分）** 1. **无衬底偏置效应下的电路分析（15分）** - 画出电路的低频小信号模型，包括跨导gm、输出电阻ro和电阻Rd等参数。 - 根据给定的参数（如S，I，λ，Cox等），利用迁移率μ和宽长比W/L计算电压增益，解题过程涉及小信号模型的建立和运算法则。 2. **完全匹配和对称电路的参数求解（20分）** - 对于一个对称电路，需计算差模小信号增益Aod（考虑两臂的对称性），以及共模小信号增益Acm。 - 解题过程中，需用到跨导gmp、gmn（针对PMOS和NMOS）、输出电阻rO和电阻R等参数的值，然后计算差模和共模电压变化量的比例。 这份试题全面覆盖了CMOS技术的核心概念，包括器件工作原理、电路分析、参数计算等，对理解和应用模拟CMOS电路设计具有重要参考价值。对于准备参加考试或复习的学生来说，解答这些问题有助于加深对CMOS技术的理解和实际操作能力的提升。