MOS管的米勒電容及CCS電流源模型

一、米勒電容

MOS管的等效電容如圖所示：

在器件的手冊中，會給出MOS管的寄生參數(shù)，其中輸入電容Ciss就是從輸入回路，即端口G和S看進去的電容，MOS管導(dǎo)通時的GS電容，是Cgd和Cds的并聯(lián)；

輸出電容Coss就是從輸出回路，即端口D和S看進去的電容，MOS管關(guān)斷時DS電容，是Cgd和Cgs的串聯(lián)；

反向傳輸電容Crss就是Cgd，也叫米勒電容； 構(gòu)成了輸出回路對輸入回路的反饋。

考察MOS管的充電過程（以下給出簡要分析，更詳細具體的分析可以參考最后的鏈接），當(dāng)Vgs從0開始上升時（小于Vth階段，t0-t1），從G端過來的正電荷同時流向了Cgs和Cgd； 流向Cgs的電荷給電容充電，使得G點電位上升；

流向Cgd的正電荷中和了一部分Cgd下極板的負電荷，下極板的凈負電荷減少； 上極板的電位在這個階段始終等于VDD，因此Cgd兩端的電壓下降，同樣也抬高了G點的電位； 通常Cgs的電容值大于Cgd，所以Cgd這一路的電流相對很??；

因此，此時晶體管未開通，iD等于0，Vgs由于G點電位上升而上升，Vds可以認為保持不變；

當(dāng)Vg大于Vth時（t1-t2），此時晶體管處于飽和區(qū)； 隨著Vgs的增加，iD逐漸增加，Vds略有下降，這個階段MOS管一直處于飽和狀態(tài)；

從t2時刻開始，電流iD達到最大值，此時MOS管仍然處于飽和區(qū)，iD = gmVgs，iD不變時gm也為常數(shù)，因此Vgs保持不變；

Vgs不變說明Igs為0，所以此時Ig = Igd，柵極電壓全部給Cgd充電，形成所謂的米勒平臺；

從t3時刻開始，MOS管進入線性區(qū)，此時柵極電壓同時給Cgs和Cgd充電，Vgs開始繼續(xù)上升，溝道也逐漸變寬；

在這個過程中，t1-t3時間段內(nèi)是消耗功耗的，因此，米勒電容的大小對于MOS管的開關(guān)速度和功耗都是有影響的。

二、CCS電流源模型

在時序建模時，只考慮標(biāo)準(zhǔn)單元的輸入輸出引腳，輸入引腳對外部是receiver，輸出引腳對外部是driver； 然后對receiver和driver分別建模，以獲取標(biāo)準(zhǔn)單元的時序特性；

在NLDM模型中，driver model是一個有固定電阻的電壓源模型，receiver model是一個單一電容模型。 通過input transition以及output load查表得到一個delay值；

而對于CCS復(fù)合電流源模型的driver model，由input transition以及output load得到的不再是一個具體的delay值，而是一組隨時間變化的電流值，工具根據(jù)輸出電流計算單元的延遲和功耗；

receiver model是兩段電容模型， 考慮了米勒電容的影響 。 比如輸入引腳的高低slew閾值是30%和70%，那么(30%,50%)這段時間的cap值為C1，(50%,70%)這段時間的cap值為C2，靜態(tài)時序分析工具會動態(tài)選擇電容值。

下面兩張圖是CCS在lib庫中的描述：