功率放大器工艺方面
沟道长度调制效应
沟道长度调制效应，也被称为DIBL（Drain-Induced Barrier Lowering），是在MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）中观察到的一个效应。这个效应是由于MOSFET的源极和漏极之间的电压增加而导致的有效沟道长度减少。
这里是发生这一效应的机理：
电势分布的变化：当MOSFET的漏极电压增加时，沟道末端的电势障碍会降低。这导致电子更容易从源极到漏极流动，因此，有效的沟道长度（从源到沟道末端的距离）实际上是缩短的。
电流增加：由于有效的沟道长度减少，沟道电阻也随之减少，这导致MOSFET的电流增加。
阈值电压的变化：沟道长度调制效应也会影响MOSFET的阈值电压。由于沟道末端的电势障碍降低，所需的栅极电压以使MOSFET导通也随之降低。
沟道长度调制效应对于MOSFET的设计和其在集成电路中的应用有着重要的影响。随着技术的进步和晶体管尺寸的缩小，这种效应变得越来越明显。设计者必须考虑这一效应，以确保电路的正确操作和性能预测。
为了减轻沟道长度调制效应，有时会采用轻度掺杂的漏极扩展区，这有助于平滑沟道末端的电势分布。
短沟道的另一个效应
除了沟道长度调制效应外，短沟道效应在继续缩小MOSFET尺寸时变得越来越显著。其中一个重要的短沟道效应是阈值电压滚降（Threshold Voltage Roll-off）。
阈值电压滚降是指随着沟道长度减少，MOSFET的阈值电压（Vth）也随之减少的现象。这是因为源极和漏极之间的电场对栅极控制沟道的能力造成了干扰。
这里是发生这一效应的机理：
电场加强：当沟道长度缩小，对于给定的源极和漏极电压差，沟道中的电场强度增加。
耦合效应：随着沟道长度的减小，漏极的电场对栅极下方的沟道形成有更大的影响。这导致了沟道的形成更容易，因此需要的阈值电压减小。
源/漏电势垒的降低：由于源/漏区和沟道之间的耦合增加，沟道形成的电势垒降低，进一步导致阈值电压的减小。
阈值电压滚降可能导致功耗增加、噪声干扰增强以及其他不良效应。为了抵消这种效应，工程师们采取了多种策略，如：使用高k介电材料、改变栅材料以及采用新型晶体管结构（例如，FinFET）。
不同类别的放大器基础
Ye论文中提到
\(晶体管的输出电流可以表示为导通角的函数: i_d(\theta)=\frac{I_{max}}{1-\cos{\left(\frac{\alpha}{2}\right)}}\left[\cos{\theta}-\cos{\left(\frac{\alpha}{2}\right)}\right]\)
A类放大器
- 漏极电流导通角 $ 2\theta = 360° $
- 工作点电压大于晶体管阈值电压 $ V_t $ ,对于整个电压摆幅范围( $ V_{GS}-V_{gsm}> V_{t} $ )，栅极-源极电压波形都在 $ V_t $ 之上，因此晶体管永远不会进入截止区。
- 电源的直流功率 $ P_I $ 恒定，且与输出电压幅度无关。
- 最大漏极效率为50%
- 当放大含有幅度调制和相位调制的信号时，必须是线性放大。
- 线性放大器，线性度高，效率低，HD和IMD都很低，适合放大AM信号
B类放大器
- 工作点恰好位于饱和区和夹断区的边界处。$ V_{GS} = V_{t} $ ,导通角为 $ 2\theta = 180° $ 。
- $ v_{gs} $ 是一个正弦波，漏极电流是一个包含直流分量、基波分量和偶次谐波分量的半正弦波。
- 最大漏极效率约为 78.54%，也即 $ \pi/4 $
C类放大器
- $ V_{GS} < V_{t} $ ,导通角小于180°。
推挽式射频功率放大器
由一对互补的晶体管组成 ，比如NOMS和PMOS。B类推挽式功放，一个用于放大电压大于0的部分，一个用来放大电压小于0的部分。
两个晶体管完全相同，可以消除偶次谐波
其他类放大器
前面几类放大器的工作模式都假定高次谐波短路。然而，通过合理地设置高次谐波的阻抗，可以实现对晶体管电压波形的调制。通过电压电流波形的整形，减少电压波形和电流波形的交叠部分，从而降低耗散功率，进一步提升功率放大器的工作效率。电压波形的整形需要用到电流谐波分量，这些电流谐波分量是通过晶体管的非线性产生的，主要来源于栅极的阈值电压和漏极的膝电压。通过调整各个电流谐波看到的阻抗，可以选择性地把一些谐波变换到电压上，从而完成对电压波形的塑造。功率放大器的典型电压波形调制工作状态是F类和J类功率放大器。