靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗介紹、計算公式-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-08-29
CMOS電路功耗是由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗組成的，動態(tài)功耗遠(yuǎn)大于靜態(tài)功耗。
靜態(tài)功耗是指漏電流功耗，是電路狀態(tài)穩(wěn)定時的功耗，其數(shù)量級很小。靜態(tài)功耗又叫泄漏功耗，它是指電路處于等待或不激活狀態(tài)時泄漏電流所產(chǎn)生的功耗。
泄漏電流主要有4種：
①反偏二極管泄漏電流；
②門柵感應(yīng)漏極泄漏電流；
③亞閾值泄漏電流；
④門柵泄漏電流。
動態(tài)功耗主要由動態(tài)開關(guān)電流引起的動態(tài)開關(guān)功耗PSW（也稱為跳變功耗）以及短路電流產(chǎn)生的功耗PSC兩部分組成。
動態(tài)功耗來源于：
（1）當(dāng)門翻轉(zhuǎn)時，負(fù)載電容充電和放電，稱為翻轉(zhuǎn)功耗 ；
（2）pmos和nmos管的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)都導(dǎo)通時的有短路電流，稱為短路功耗。
靜態(tài)功耗:
反相器是由PMOS和NMOS互補組成的，PMOS是起上拉作用的，NMOS起下拉作用，靜態(tài)下總有一個是截止的，而且截止內(nèi)阻極高，流過電流極小，因此靜態(tài)功耗極小。
CMOS的保護(hù)電路中的反向二極管的leakage current比流過CMOS的電流大，反而是靜態(tài)功耗主要的貢獻(xiàn)者。
柵極泄漏功耗：在柵極上加信號后（即柵壓），從柵到襯底之間存在電容，因此在柵襯之間就會存在有電流，由此就會存在功耗。
亞閾值電流：使柵極電壓低于導(dǎo)通閾值，仍會產(chǎn)生從FET漏極到源極的泄漏電流。此電流稱為亞閾值泄漏電流。要降低亞閾值電流，可以使用高閾值的器件，還可以通過襯底偏置進(jìn)行增加閾值電壓。
靜態(tài)功耗計算公式：
動態(tài)功耗：
動態(tài)功耗分為開關(guān)功耗PC和短路功耗PT，開關(guān)功耗是對負(fù)載電容充、放電所消耗的功率，短路功耗是由于兩個MOS管在開關(guān)瞬間同時導(dǎo)通所消耗的瞬時導(dǎo)通功耗。
開關(guān)功耗PC計算公式：
公式說明，對負(fù)載電容充、放電所產(chǎn)生的功耗與負(fù)載電容的電容量、時鐘頻率以及電源電壓的平方成正比。
短路功耗PT計算公式：
這里的Ceff是器件空載時等效的功耗電容，由器件制造商給出。短路功耗與器件空載等效電容、時鐘頻率和電源電壓的平方成正比。
總的動態(tài)功耗是由兩個部分相加。
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