关于弱反型/亚阈值的问题

这里把mos管工作于弱反型或亚阈值区时的一些问题和特性小结一下：

当mosfet的Vgs接近其阈值电压Vth时，MOS管工作在弱反型（或亚阈值区），在结构上类似于两个背靠背的二极管相连。这样我们分析时，可将其看成横向的BJT的结构，与一般的BJT不同的是，这里的基极电压是栅电压在栅电容和耗尽层电容之间的分压。

通过这样的分析方法，可以得到亚阈值区时的电流方程：

，

注意当VDS>3*Vt 时，上式中的最后项可近似为1，这样整个电流Ids可认为不受Vds影响，可以像工作于饱和区一样当成电流源。只是这里对Vds的要求不再是Vds>Vgs-Vth, 而是一个恒定得值。

MOSFET在亚阈值工作时，虽然小电流使得跨导gm较小，但是其跨导效率是最大的

从前面的电流方程，我们可以看到其跨导效率为：

，

同时考虑MOS管工作于饱和区时的跨导效率：

当两者相等时，有：

一般由经验n=1.5，室温下VT为26mV，这样Vov=78mV, 我们将其认为是强反型到弱反型的转折点，这一中间部分也称为中等程度反型，一如下面图中所示

通常在书上谈到，亚阈值一般只能在低速下应用，简单的考虑是器件的小电流和大 Cgs 的影响，我们也可由 MOSFET 的特征频率 ft 的角度来考虑，一般 ft 随着过驱动电压 Vov (Vgs-Vth) 的减小而减小，即在亚阈值区间，ft 值较小, MOSFET 速度受限。

另一个问题是, 由于 Vth 在指数项中, 阈值的失调会导致输出电流有较大的失配

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