Как рассчитываются емкости затвора MOSFET (Cgs, Cgd)?

Читая здесь чайные листья, я бы предположил, что в случае:

ваше уравнение 2)$C_{gs}=C_{gd}=\frac{1}{2}C_{ox}WL + C_{ov}$

Они берут ворота для емкости канала и делят поровну между S и D.

В случае:

ваше уравнение 1)$C_{gs}=\frac{2}{3}C_{ox}WL + C_{ov}$

Такое впечатление, что они комят отрезанную часть канала, который присоединен к источнику.

В вашем уравнении № 2, хотя это не совсем неправильно, это неправильный взгляд на это. Было бы лучше думать с точки зрения ворот к каналу.

В вашем уравнении № 1 это может быть верным только в одном конкретном состоянии канала. Как только канал пережимается, сток не подвергается значительным изменениям емкости.

Я был бы подозрительным.

Из книги «Эксплуатация и моделирование МОП-транзистора» Янниса Цивидиса (рекомендуется к прочтению!!) следующие уравнения из раздела 8.3.2 (стр. 391 во 2-м издании). Для сильной инверсии:

$\eta =$степень ненасыщенности. С$\eta = 1$в$V_{ds}=0$.

Так что в случае с полностью пережатым каналом$\eta = 0$. Мы получаем случай вашего уравнения № 1.

Ваши уравнения являются приближениями к емкости, видимой между GD и GS MOSFET в различных областях работы, и они получены на основе физических характеристик MOSFET. Имейте в виду, что физический MOSFET является симметричным устройством. В случае N-MOS клемма с более низким напряжением называется истоком (поскольку она является источником носителей заряда, т. е. электронов), а клемма с более высоким напряжением называется стоком. Теперь, принимая в качестве приближения , ВОРОТ-ОКСИД-КАНАЛ образуют конденсатор с емкостью$C_g=C_{ox}\cdot W\cdot L$, если вы посмотрите на канал в разных регионах работы, вы можете легко получить приблизительные значения.

Область отсечки: канала нет, поэтому емкость затвора видна через GB.

Линейная/триодная область: формируется однородный канал, изолирующий гейт от основной емкости, поэтому мы можем аппроксимировать , что емкость равномерно распределяется между истоком и стоком.

Область насыщения: канал имеет треугольную форму и пережат на стоке. Мы аппроксимируем , что 2/3 емкости находится между затвором и истоком, а емкость между затвором и стоком отсутствует.

Важно отметить, что это всего лишь приблизительные значения фактической емкости, которые хороши только для развития интуиции и выполнения быстрых расчетов «обратной стороны конверта» для разработчиков.

Фактор 2/3 получен из модели постепенного канала с пространственным разрешением. Там (на VDsat) плотность инверсионного слоя изменяется как корень квадратный из расстояния, измеренного от стока. Интегрируйте плотность, чтобы получить общий заряд, и вы получите Q = 2/3 Cox WL Vgst. Cgs=dQ/dVg и вы получите указанный результат. Конечно, это так же хорошо, как приближение постепенного канала (GC). Если вы поклянетесь GC, вы поверите в это. Если вы будете ругаться на GC, у вас будут другие идеи. Анализ Цивидиса, по-видимому, полностью основан на модели обвинений Брю. Это по-прежнему модель GC: формулировка неявно перемещает сток в классическую точку отсечки, полностью искажая электростатику области стока.