1.2.3 MOS晶體管小信號模型

小信號模型是工作點附近的大信號模型的近似，由于在許多模擬電路中MOS管偏置在飽和區，因此這里給出其相應的小信號模型。通過在偏置點上產生一個小增量，并計算它所引起的其他參數的增量來得到小信號模型，如圖1.15所示。

由于漏極電流是柵源電壓的函數，因此圖1.15（a）引入gmVGS的壓控電流源，其中，gm為跨導，表示電壓轉換為電流的能力，其飽和區表達式為

圖1.15（b）中，用電阻ro表示了溝道長度調制效應，有

由于襯底電勢影響閾值電壓，從而影響柵源過驅動電壓（VGS-VTH），因此在圖1.15（c）中，用獨立的電流源gmbVBS表示了體效應，在飽和區gmb為

式中，η=gmb/gm。

完整的小信號模型如圖1.16所示，其中包含了器件的寄生電容，這些電容對器件的高頻特性有很大影響，所以在進行CMOS射頻（RF）集成電路設計中，必須仔細考慮這些寄生電容對射頻特性的影響。

1.2.4 NMOS晶體管的亞閾值特性

在上面的分析中，一直認為當VGS低于VTH時器件突然關斷，但是實際上，當VGS約等于或略小于VTH時，ID并非無限小，而是與VGS成指數關系，如圖（1.17）所示，稱此特性為“亞閾值特性”，此時也稱器件工作于弱反型區，電流為

式中，ζ＞1為非理想因子，VT=kT/q。

從式（1.26）可以看出，MOS管亞閾值特性類似于雙極晶體管中IC/VBE的指數關系。亞閾值導通會導致較大的功率損耗，在大型電路中是一個重要的問題。