MOS管Vth和L的关系？

碌碌

在问deep seek关于短沟道的问题时解答中提到：

• 绘制 Vth 随 L 变化的曲线。
  
• 如果曲线出现一个明显的“膝盖点”，在L小于某个值后Vth开始急剧下降，那么这个“膝盖点”对应的L就可以被认为是该工艺下的“短沟道”临界长度。
  

但是自己仿真（28nm）得到的曲线为：

                               
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（NMOS）L越小，Vth不是所说的急剧下降呀？是增大。

                               
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（PMOS）

https://bbs.eetop.cn/thread-299530-1-1.html[求助]关于MOS的栅长和阈值电压的关系，参考这篇文章提到：

在razavi中文版478页，VTH随L的减小而变小。

在EECS240 lecture中，随着L的增大，VTH是先上升，然后下降，其中有考虑到holo作用。

http://ee.mweda.com/ask/285823.html请问在同一个工艺中,MOS管的Vth和沟道长度L有什么关系呢，参考这里得到：
随着L减小，Vth先变大，再迅速变小。

感觉都很矛盾。也不知道我仿真出来的有没有问题，故贴出我仿真的电路图（其实就是gmid时采用的电路）：

                               
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求大家讨论解答，我的仿真曲线为什么是这样？是仿真错了还是因为什么效应？仿真出来Vth和L到底应该遵循什么规律？
感激不尽。

迷路大脸猫

拉扎维
可以接成二极管形式，然后固定电流，来仿，而是固定Vgs。

碌碌

在Cadence Virtuoso中，当你进行DC仿真时，仿真器会为每一个工作点计算模型参数。但是，这个Vth参数是在当前偏置条件下（即你设置的固定VGS和VDS）计算出来的。然而，晶体管的阈值电压是一个与偏置条件有关的量，尤其是与VDS有关。通常，我们定义阈值电压是在线性区（VDS很小，比如0.1V）且电流很小（例如按W/L比例的一个固定电流）的情况下定义的。

如果你固定VGS和VDS，然后扫描L，那么对于每一个L，晶体管的偏置点都是同一个VGS和VDS。但是，这个固定的VGS可能对于不同的L来说，相对于其阈值电压的过驱动电压是不同的。因此，仿真器在计算Vth时，可能使用的是另一种方法（比如内部计算阈值电压时通常假设VDS=0，或者使用其他标准条件），但显示给用户的Vth参数可能是根据当前偏置点计算的。

问题在于：仿真器显示的Vth参数并不是在标准定义下（线性区，固定电流）提取的，而是可能根据当前偏置点反推出来的。这可能导致异常结果。

为什么会产生Vth随L增大而减小的"幻觉"？
实际上你看到的不是Vth在变化，而是工作点在变化导致的Vth计算值在变化：
小L → 强反型工作 → Vth计算值偏低
大L → 弱反型工作 → Vth计算值偏高
这就造成了Vth随L增大而减小的假象，这与真实的物理规律（Vth应随L减小而减小）正好相反。

碌碌

   

迷路大脸猫 发表于 2025-11-6 10:35
拉扎维
可以接成二极管形式，然后固定电流，来仿，而是固定Vgs。

感谢！

碌碌

好奇怪，我之前是固定了vgs，我问deepseek解答如上，以为是vgs固定导致曲线不对。但是现在我把vgs设为变量了。仿真出来还是一样的呀。

碌碌

那看来可能这个工艺的vth变化就是这样的？采用下面方法也试了，还是一样的。那看来仿真曲线应该没错了。
方法二：二极管连接 + 固定电流法
这个方法更直接，它利用二极管连接的特性来“反推”Vth。
1. 电路连接
将MOS管的栅极和漏极短接在一起。
在这个短接的节点上，连接一个理想的直流电流源 Idc。
源极和衬底 接地。
2. 工作原理
在二极管连接下，有 Vds = Vgs。
由于 Vds = Vgs > Vgs - Vth，晶体管处于饱和区。
饱和区电流公式：Id = (1/2) * μCox * (W/L) * (Vgs - Vth)² * (1 + λVds)
现在，我们强制注入一个固定的电流 Id。对于给定的 Id 和 W/L，公式中唯一的未知数就是 (Vgs - Vth)。
此时，栅极的电压 Vg 近似等于 Vth 加上一个过驱动电压。 如果我们让这个电流足够小，使得过驱动电压 (Vov = Vgs - Vth) 趋近于0，那么 Vg 就近似等于 Vth。
3. 仿真设置
设置电流源： 给一个非常小的固定电流，例如 Id = 1e-7 (100nA) 或 Id = 1e-8 (10nA)。电流越小，Vg越接近真实的Vth。
参数扫描： 和之前一样，使用 Parametric Analysis 扫描MOS管的长度变量 L_sweep。
进行DC仿真。