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实验一：NMOS管的I-V特性曲线仿真
一、实验目的和任务
1、掌握HSPICE线路模拟软件的使用方法。
2、掌握HSPICE语言，可以熟练使用。
3、验证NMOS管的I-V特性曲线。
二、实验相关知识
1、HSPICE软件的简单介绍
HSIPCE线路模拟软件在早期是美国Meta-Software公司根据
BerkeleySPICE2G.6、SPICE3及其他线路模拟软件所发展的工业级
线路分析软件。HSPICE在基本功能部分和其他SPICE软件相似，可
应用于下列领域的电子电路研发，即稳态（直流分析）、暂态（时间
分析）及频率（交流分析）等领域。
2、NMOS管I-V特性的推导
先定性了解NMOS管的I-V特性，如果栅源偏置电压大于NMOS
管的阈值电压,则在P型衬底的表面由于静电感应会产生大量的
电子，形成导电沟道。当漏区相对于源区电压加正电压时，器件
内部的沟道中就会产生电流，即。
1)非饱和区的I-V特性。
此时，漏电流为：
式中为沿电流方向的电荷密度，v表示电荷的移动速度。
由的表达式可知的表达式：
其中，负号是因为载流子电荷为负而引入的，v表示沟道电子的漂移
速度。对于半导体，，其中是载流子的迁移率，为电场。
注意到，电子迁移率用表示，得到：
为了求得，将式(1.3)两端乘以积分可得：
2)饱和区的I-V特性
由于反型层局部的电荷密度正比于，故当
接近时，则下降为0，即略大于时，则反
型层将在处终止，沟道夹断。
故对式(1.3)积分的左边必须从到,其中是下
降为0的点，右边从到，有：
此式表明，如果近似等于，则与无关。
上述并未考虑二级效应。
三、实验原理及步骤
根据实验原理图，在记事本中编辑电路的网表文件，保存为*.sp
的文件，在Star-Hspice中进行仿真，得出I-V特性曲线。
实验原理图：
D
GB
SV
V
图1.1测量NMOS管I-V特性原理图
四、思考题
1、什么是工艺角？
2、若考虑二级效应，NMOS管I-V特性有何变化？
实验一附录
实验所需网表：
*NMOSAnalysis
M12100n50W=5uL=1u
VDS205V
VGS101VVGS101V
.OP
.DCVDS050.2VGS151
.PROBEDCI(M1)
.END
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