[发明专利]一种CMOS反相器MOS阈值电压的测量方法

摘要

本发明提出了一种CMOS反相器MOS阈值电压的测量方法，用于解决现有技术无法同时测量已封装CMOS反相器内部NMOS阈值电压和PMOS阈值电压的技术问题，实现步骤为：直流电压源为CMOS反相器施加直流电压，同时信号发生器为CMOS反相器施加脉冲信号；双通道示波器同时采集CMOS反相器的输入电压和输出电压；绘制CMOS反相器一个周期的静态电压传输曲线；计算静态电压传输曲线转换点的增益；绘制转换点增益直线；计算转换点增益直线与静态电压传输曲线重合区间的端点；获取NMOS的阈值电压V_thn和PMOS的阈值电压V_thp。本发明测量效率高，通用性强，可用于数字电路设计和仿真中阈值电压的提取和分析。

主权项

1.一种CMOS反相器MOS阈值电压的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)直流电压源为CMOS反相器施加直流电压V_dd，同时信号发生器为CMOS反相器施加脉冲信号；(2)双通道示波器同时采集CMOS反相器的输入电压V_in和输出电压V_out；(3)利用输入电压V_in和输出电压V_out，绘制CMOS反相器一个周期的静态电压传输曲线C；(4)计算静态电压传输曲线C转换点V_sp的增益v：计算静态电压传输曲线C转换点V_sp，即输入电压V_in和输出电压V_out数值相等的点的增益v：其中，dV_out是输出电压V_out的导数，dV_in是输入电压V_in的导数，g_mn是NMOS的跨导，g_mp是PMOS的跨导，g_oupn是NMOS的输出跨导，g_oupp是PMOS的输出跨导；(5)绘制转换点增益直线f(x)：在静态电压传输曲线C上绘制一条通过转换点V_sp、且斜率等于转换点V_sp增益v的直线，得到转换点增益直线f(x)；(6)计算转换点增益直线f(x)与静态电压传输曲线C重合区间的端点：当x∈[0,V_sp]时，将转换点增益直线f(x)与静态电压传输曲线C的第一个重合点作为上端点p；当x∈(V_sp,V_dd]时，将转换点增益直线f(x)与静态电压传输曲线的分离点作为下端点n；(7)获取NMOS的阈值电压V_thn和PMOS的阈值电压V_thp：通过重合区间的上端点p作一条斜率为1的上分隔直线L_p(x)，通过重合区间的下端点n，作一条斜率为1的下分隔直线L_n(x)，上分隔直线L_p(x)与纵坐标正半轴交点所对应的电压值的负值为PMOS的阈值电压，下分隔直线L_n(x)与横坐标正半轴交点所对应的电压值为NMOS的阈值电压。