MOS管的最高频率是多少及MOS管的频率特性

MOS管的最高频率特性

MOS管的频率在工作频率增高到一定值以后，它的特性就将随着频率的增高而变坏。大家知道，MOS管的沟道区隔着绝缘的氧化层，在这一氧化层上面覆盖着金属栅电极，于是就形成了以氧化物为介质的平板电容器，称为栅电容，用符号表示。如果在某一时刻输入信号的变化使增加时，沟道中感生的载流子将增多。这些感生载流子的增多过程也就是栅电容的充电过程。充电是通过MOS管的通导电阻进行的，其充电时间常数为而当VG减小时，就要通过放电。

当输入信号的周期比栅电容通过充放电的时间常数长很多时（低频情况），栅电容的充放电过程就进行得很充分，输出信号就完全能够跟上输入信号的变化。MOS管的频率。这时，MOS管的放大性能将不会受到影响。但是，当输入信号的周期比栅电容充放电的时间常数还小，也就是输入信号的角频率比MOS管的固有频率高时，即。这样，栅电容的充放电过程就进行得不够充分，输出信号就不能完全跟上输入信号的变化。此时，MOS管的放大特性就要变坏。

当输入信号的角频率 MOS管的频率特性时，我们定义这时的频率为MOS管的最高频率，用fm表示。

MOS管的频率特性

由于 MOS管的频率特性，上式可改写为：

MOS管的频率特性

式中为平行板电容器电容，可近似地写成。 $image.png$ 为单位面积氧化层电容。A为栅下面的沟道面积。于是可写成：

MOS管的频率特性

再把代入（1-68）式得：

MOS管的频率特性

这就是MOS管的最高工作频率表达式。这里的是用氧化层电容代入的，实际的将随VGS的变化而改变其大小。

从（1-69）式中看到，MOS管的频率，MOS管的最高频率，与沟道长度的平方成反比。可见，要提高MOS管的最高频率，沟道长度L就必须设计得短一点。另外，与成正比。由于电子迁移率比空穴迁移率大，所以在其它条件相同的情况下，N沟道MOS管的高频性能要比P型沟道MOS管要好。为了对有一个定量的概念，下面举一个例子。

若某一N沟道MOS器件的可算得：

MOS管的频率特性

这是一个频率相当高的器件。实际上，MOS管的频率，在MOS电路里的管，其最高频率最少也要低2~3个数量级。这是因为存在许多寄生电容。其中有金属栅与源极扩散区交迭造成的栅源覆盖电容（还包括引线间的分布电容）、栅和漏之间的附加寄生电容；另外还有漏极与P型基片间的PN结电容和其他寄生电容，将构成漏和源间的附加寄生电容。这些电容附加到MOS管之上（如图1-34），将使器件频率特性进一步变坏。