mos 器件的stress spice仿真检查_irf mos管仿真_mos管仿真元件(2)

图1b，用电阻R1代替PMOS做负载。设置R1=125k，通过hspice仿真发现（图3），vi（v3）≥VGS（th）N时，NMOSM3饱和导通，vi继续增加，M3导通电阻逐渐降低，M3D，S两端分压降低，输入管处于非饱和状态，Vo2≈0V，处于稳定的开态。如果改变NMOS M3的阈值电压，则输入输出的转折区域也会相应的改变，学生通过相关练习可以加深对阈值电压的理解。

图1c，用饱和状态的NMOS M4（VGS=VDS）代替PMOS做负载。通过hspice仿真发现（图3），初始状态下由于NMOS M4饱和导通，其导通电阻很大，可以和截止状态下的M5分压，所以Vo3 不等于VDD。mos 器件的stress spice仿真检查mos 器件的stress spice仿真检查vi继续增加，M5导通电阻逐渐降低，M5D，S两端分压降低，输入管处于非饱和状态。但是由于该电路一直处在导通状态，有较大的电流（饱和导通的M4产生大电流），所以输出电位无法拉到GND，Vo3≠0V。

图1d，用导通状态的PMOS M6（VG=0）做负载。通过hspice仿真发现（图3）， 初始状态下由于PMOS M6导通且非饱和， NMOS M7为截止状态，所以Vo4 约等于VDD。vi 继续增加，M7开始导通，其电阻逐渐减小。但是由于该电路一直处在导通状态，有较大的电流， 所以无法达到稳定状态， Vo4≠ 0V。

通过hspice 仿真结果可以清楚地看出NMOS增强负载的反相器既不能把输出电压推到VDD，也不能拉到GND。NMOS增强负载的反相器和Pseudo-NMOS反相器一直处在导通状态，有较大的电流， 输出电位无法拉到GND。通过仿真，学生可以清楚地看到其准确的电压传输特性。输出电位的不断变化就是不同状态下MOS电阻的变化。

3.结论

反相器是CMOS电路的基本电路单元。它究竟是怎样工作的？它的输入输出特性又是怎样的？通过hspice软件仿真静态负载的CMOS反相器及其衍生电路在不同工作条件下的输入输出特性，可以使学生更加熟悉CMOS反相器电路的工作特性。

参考文献：

[1]HSPICE manual，2008.03.

[2]VLSI design lab. 2， Dept. ECE， Mississippi State Univ.

（作者单位 江苏省昆山第一中等学校）

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