MOS管的基本特性

微电子电路实验报告第1页共6页HUNANUNIVERSITY实验报告题目MOS管的基本特性学生姓名学生学号专业班级计算机科学与技术1403班日期2016年3月27日一、实验目的1.熟练掌握仿真工具Hspice相关语法；2.熟练掌握MOS管基本特性；3.掌握使用HSPICE对MOS电路进行SPICE仿真，以得到MOS电路的I-V曲线。4.掌握通过SPICE仿真评估器件性能的方法。微电子电路实验报告第2页共6页二、实验内容及要求1、熟悉Hspice仿真工具；2、使用Hspice仿真MOS的输出特性，当Vds从0~5V变化，Vgs分别从1V、2V、3V、4V和5V时的输出特性曲线；三、实验原理1.Nmos管的简单电路图：1)当Vds=0时，Vgs=0的话不会有电流，即输出电流Id=0。2)当Vgs是小于开启电压的一个确定值，不管Vds如何变化，输出电流Id都不会改变。3)当Vgs是大于开启电压的一个确定值，在一定范围内增大Vds时,输出电流Id增大。但当出现预夹断之后，再增大Vds，输出电流Id不会再变化。2端为控制端，称为“栅极”；3端通常接地，称为“源极”；源极电压记作Vss，1端接正电压，称为“漏极”，漏极电压记作VDD。要使1端与3端导通，栅极2上要加高电平。2.Nmos管的输出特性曲线图：微电子电路实验报告第3页共6页四、实验方法与步骤1.实验环境：计算机平台：联想ThinkpadE540计算机平台、windows7操作系统（虚拟机）。软件仿真平台：在Hspice上完成实验。2.实验步骤：1、编写源代码。按照实验要求，在记事本上编写MOS管输出特性曲线的描述代码，当Vds从0-5V变化，Vgs分别取1V、2V、3V、4V、5V。以sp文件扩展名保存代码文件。2、打开Hspice软件平台，点击File中的test1.sp文件。编写的文件名3、编译与调试：确定源代码文件为当前工程文件，点击Complier进行文件编译。编译结果有错误或警告，则将要调试修改直至文件编译成功。4、软件仿真运行及验证。在编译成功后，点击simulate开始仿真运行。点击EditLL查看单步运行的结果，打开仿真图形生成软件Avanwaves,按照程序所述对比仿真结果。5、断点设置与仿真。6、仿真平台各结果信息说明。五、实验仿真结果及其分析1、仿真过程（代码为借用，刚开始还对Hspice代码语法不怎么了解）1）源代码*SamplenetlistforGSMC$对接下来的网表进行分析.TEMP25.0000$温度仿真设定.optionabstol=1e-6reltol=1e-6postingold$设定abstol,reltol的参数值.lib'gd018.l'TT$使用库文件*---VoltageSources---vddVDD0dc=1.8$分析电压源vgsg00$分析栅源电压微电子电路实验报告第4页共6页vdsd0dc=5$分析漏源电压vbsb0dc=0$分析衬源电压*---InverterSubcircuit---Mnmosdg0bNCHW=30UL=6U$Nmos管的一些参数*---TransientAnalysis---.dcvds050.1SWEEPvgs12.80.4$双参数直流扫描分析$vds从0V~5V,仿真有效点间隔取0.1$vgs取1V、2V、3V、4V、5V.printdcv(d)i(Mnmos)$输出语句。直流模式输出节点d的电平。输出Mnmos的电流.end$结束语句。2）编译或调试过程由于代码为借鉴，所以没出现什么问题，但保存文件的时候不小心文件名存为TXT文件了，导致运行不成功，后发现改正了之后全都正确了。2、仿真结果及分析1)仿真结果Vgs为1V、2V、3V、4V、5V的输出特性曲线，发现Vgs=4V与Vgs=5V时曲线会出现相交的情况,Vgs=3V与Vgs=5V也会出现相交的情况。修改Vgs后的输出特性曲线。Vgs为1V、1.5V、2V、2.5V、3V。微电子电路实验报告第5页共6页2)仿真结果分析按照我们所学知识，得出的输出特性曲线不应该出现相交的情况，而上面第一张图却出现了当Vgs=4V和5V的时候曲线交叉的情况，这是不正确的。再三确认，代码的书写并没有什么问题。那么问题在哪里呢？原来是头文件gd018.L里面定义了NCH，NCH只能承受3.3V的电压，而上面第一张图也确实是当Vgs超过3.3V时才出现的错误，所以将Vgs取为1V、1.5V、2V、2.5V、3V，输出特性曲线如第二张图片所示，没有出现相交的情况，可知输出特性曲线符合预期。六、实验结论1)当Vds=0，Vgs=0时输出电流Id=0，即上图所示的原点。2)当Vgs是大于开启电压的一个确定值，在一定范围内增大Vds时,输出电流Id增大。即上图所示的左侧的线性变化区，此时电阻可变，在此区域中，可以通过改变U的值改变漏-源电阻的值，称之为电阻可变区。3)出现预夹断之后，再增大Vds，输出电流Id不会再变化，即上图所示的中间水平线区域。此时增大的电压基本全部用来克服夹断区的阻力，从外部看，电流基本不变，此区域叫可变电阻区恒流区击穿区微电子电路实验报告第6页共6页做恒流区。4)当Vds过大时，就会出现击穿现象，即上图右侧区域。。七、实验心得第一次接触Hspice软件，安装的时候出了几个较大的问题（安装了三次，装了又卸载，最后终于成功，特别是那个license很烦，希望以后选择软件的时候能考虑考虑用稍微安装过程轻松些的软件），环境变量的配置也得小心，不注意少个点号都会导致安装失败，很不辛我大意地犯了这样的错误。看了学长的代码，发现看不懂，因为第一次接触这样的语言，而且时间仓促没有准备，导致捉襟见肘。比如出现图形相交的情况，并不知道是什么情况，最后上百度查询了许多资料才明白是头文件中配置文件的问题，相信以前也有很多人遇到过类似的问题。后来根据代码后面的注释，将Vgs从1V、2v、3v、4v、5v改为为1V、1.5V、2V、2.5V、3V。设置参数成功后就没有出现曲线相交的情况。总的说来，现在我的Hspice代码编写能力就相当于一个门外汉，希望在后面的学习过程中慢慢熟悉掌握这个软件并从中收获更多的知识，加深对微电子电路这门课的理解与学习！