对于CMOS管，大家都清楚线性区和饱和区，管子的工作状态一般也在饱和区。电压电流关系如下：

 不过gm的两段论还是粗浅了，在深亚微米的工艺下，CMOS不仅工作在饱和区和线性区，还有可能工作在亚阈值区和深三极管区。

亚阈值区（即second-effect order效应中的subthreshold conduction）是CMOS器件在现实中并不会像理想情况那样，在Vgs<Vth时，管子直接截止，没有电流从drain端流到source端， ID=0。

 这里有个两个问题：

第一个问题：在饱和区如果固定流过管子的电流ID和栅长L，只增加栅宽W，gm会一直增大吗？答案是并不会，因为要保证栅宽增大而电流不变的话，Vgs就会自动变小，管子就会进入亚阈值区。这样gm就不会一直增大。

另一个问题是：如果ID不能像理想那样直接关断，那对电路的影响是什么？亚阈值区管子的因为电流依旧存在，对于亿级别的门电路来说，整个电路的静态功耗就很大。

注意，这里的亚阈值区还可以有另一个名字：弱反型区（weak inversion）。弱反型区和强反型区(strong inversion)的区别，也就是Vgs和Vth的大小区别，Vgs小于Vth，管子工作在弱反型区，也可以说是亚阈值区。Vgs>Vth，管子工作在强反型区。反型区，包括耗尽层（depletion），这些说法主要是用在器件领域，电路设计者提的少。

亚阈值区的位置，注意右边的纵坐标取了对数

除 了亚阈值区外，还有一个区叫深三极管区（deep triode region）【razavi中叫深度线性区】

三极管区

亚阈值区的主要辨别参数是Vgs和Vth的关系，而深三极管区是继承了三极管区（triode region)，也称线性区（linear region）和饱和区的关系，Vds和Vgs-Vth的关系而得来的。Vds<Vgs-Vth，管子工作在三极管区，但如果有Vds<<2(Vgs-Vth)，管子就工作在线性区的末端，也就是深三极管区，如上图所示。

对于深度线性区主要是用于做电阻用的，但是Vth和un等都有一定的离散型，所以深度线性区做电阻的精确度不是很高，主要的优点就是省面积，阻值大。在阻值精度不高下能用，控制gate电压阻值可变，比如LDO补偿时，可以让电阻变化零点变化。总体用的不多。

对比

注意深三极管区和亚阈值区的区别，管子工作在深三极管区主要是Vds小，Vgs的值还是可以满足沟道开启的，也就是Vgs>Vth。而亚阈值区是Vgs<Vth，对于Vds来说，此时Vgs-Vth都小于0了，按理说Vds只要大于0就可以了管子就可以工作了，不过还是有要求的，要在亚阈值区正常工作，Vds要大于一定值，Razavi书里是100mV。

应用

深三极管区因为表现出可调电阻的特性，所以可以用作电阻

而亚阈值区虽然有一个很严重的缺陷—管子的速度严重受限。

如何解释mos的特征频率受到影响，利用这一篇计算方法（http://t.csdn.cn/C6wX8），近似得到ft=gm/Cgs，gm用上面的公式计算，在亚阈值下，ft与Vgs呈指数关系，相较于饱和区，亚阈值区Vgs很小，所以ft相比也小。

但是在如今越来越低的栅长工艺来说，这个并不是什么大问题。亚阈值区可以提供一个非常诱人的好处，因为Vgs和Vds都可以很小，所以这个区域适合low power的应用。

我们使用的gm/ID的设计方法，如下图所示，就能明显的看到亚阈值区的特征，虽然Vov<0情况下，但gm/Id不会无限大，但截止频率ft就很小了。但如果是28nm，7nm这样的工艺，管子的速度一般是满足我们的低频设计需求的。

注意这里的long-channel device是模型的理想状态，在深亚微米下器件表现出不一样的特性，需要更精确的模型，如BSIM3v3等。

28nm仿真的gmoverid-Vov，（尺寸变量包括多个长度和两个宽度，宽度影响不大）

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