MOS管的米勒电容及CCS电流源模型

一、米勒电容

MOS管的等效电容如图所示：

在器件的手册中，会给出MOS管的寄生参数，其中输入电容Ciss就是从输入回路，即端口G和S看进去的电容，MOS管导通时的GS电容，是Cgd和Cds的并联；

输出电容Coss就是从输出回路，即端口D和S看进去的电容，MOS管关断时DS电容，是Cgd和Cgs的串联；

反向传输电容Crss就是Cgd，也叫米勒电容； 构成了输出回路对输入回路的反馈。

考察MOS管的充电过程（以下给出简要分析，更详细具体的分析可以参考最后的链接），当Vgs从0开始上升时（小于Vth阶段，t0-t1），从G端过来的正电荷同时流向了Cgs和Cgd； 流向Cgs的电荷给电容充电，使得G点电位上升；

流向Cgd的正电荷中和了一部分Cgd下极板的负电荷，下极板的净负电荷减少； 上极板的电位在这个阶段始终等于VDD，因此Cgd两端的电压下降，同样也抬高了G点的电位； 通常Cgs的电容值大于Cgd，所以Cgd这一路的电流相对很小；

因此，此时晶体管未开通，iD等于0，Vgs由于G点电位上升而上升，Vds可以认为保持不变；

当Vg大于Vth时（t1-t2），此时晶体管处于饱和区； 随着Vgs的增加，iD逐渐增加，Vds略有下降，这个阶段MOS管一直处于饱和状态；

从t2时刻开始，电流iD达到最大值，此时MOS管仍然处于饱和区，iD = gmVgs，iD不变时gm也为常数，因此Vgs保持不变；

Vgs不变说明Igs为0，所以此时Ig = Igd，栅极电压全部给Cgd充电，形成所谓的米勒平台；

从t3时刻开始，MOS管进入线性区，此时栅极电压同时给Cgs和Cgd充电，Vgs开始继续上升，沟道也逐渐变宽；

在这个过程中，t1-t3时间段内是消耗功耗的，因此，米勒电容的大小对于MOS管的开关速度和功耗都是有影响的。

二、CCS电流源模型

在时序建模时，只考虑标准单元的输入输出引脚，输入引脚对外部是receiver，输出引脚对外部是driver； 然后对receiver和driver分别建模，以获取标准单元的时序特性；

在NLDM模型中，driver model是一个有固定电阻的电压源模型，receiver model是一个单一电容模型。 通过input transition以及output load查表得到一个delay值；

而对于CCS复合电流源模型的driver model，由input transition以及output load得到的不再是一个具体的delay值，而是一组随时间变化的电流值，工具根据输出电流计算单元的延迟和功耗；

receiver model是两段电容模型， 考虑了米勒电容的影响 。 比如输入引脚的高低slew阈值是30%和70%，那么(30%,50%)这段时间的cap值为C1，(50%,70%)这段时间的cap值为C2，静态时序分析工具会动态选择电容值。

下面两张图是CCS在lib库中的描述：