mos器件物理ppt課件(完整版)
【正文】 ??? ?MOS管的電特性－ 輸出特性（ I/V特性） ID三 極 管 區(qū)飽 和 區(qū)VG S 3VG S 2VG S 1VD SVGS1VthVGS2VthVGS3Vth轉移特性曲線 ? 在一個固定的 VDS下的 MOS管飽和區(qū)的漏極電流與柵源電壓之間的關系稱為 MOS管的轉移特性。 ? 實際上，用以上方程求出的 “ 內在 ” 閾值在電路設計過程中可能不適用，在實際設計過程中，常通過改變多晶與硅之間的接觸電勢即： 在溝道中注入雜質 ，或通過 對多晶硅摻雜金屬 的方法來調整閾值電壓。 ? 深三極管區(qū)： VDS2（ VGS－ Vth）時稱 MOS管工作在，薩氏方程可近似為： ? 上式表明在 VDS較小時， ID是 VDS的線性函數(shù)，即這時 MOS管可等效為一個電阻，其阻值為： ? 即：處于深三極管區(qū)的 MOS管可等效為一個受過驅動電壓控制的可控電阻，當 VGS一定時，溝道直流導通電阻近似為一恒定的電阻。 0thV39。 MOS管的最高工作頻率 ? C表示柵極輸入電容，該電容正比于 WLCox 。 ?在飽和區(qū)， gmb能被表示成 ? ? g2 m,V DS ???????????????????????????BSthBSththGSNCVBSDmb VVVVVVKVIgGS襯底偏置效應（體效應） ? 而根據閾值電壓與 VBS之間的關系可得： ? 因此有： ? 上式中 η=gmb/gm ， gmb正比于 γ。 ? 所有斜線反方向延長與水平軸 VDS間有同一交叉點，該點的電壓稱為厄萊電壓 VA。 ? 對于一個給定的柵源電壓，一個較大的溝道長度 L可以提供一個更理想的電流源，同時降低了器件的電流能力。 ? ?TDm VIg ??亞閾值效應 ? 因此在亞閾值區(qū)域， 大器件寬度（存在大的寄生電容）或小的漏極電流的 MOS管具有較高的增益。由薩氏公式兩邊對 T求導得： dTdVVV IdTdIdTdI ththGS DSnnDSDS )( 21 ??? ??溫度效應 ? 則有： ? 由于溫度的變化對閾值電壓與遷移率的影響正好是反向的，漏源電流 IDS隨溫度的變化取決于這兩項的綜合，因此， MOS管的電性能的溫度穩(wěn)定性比雙極型的晶體管好 。 溫度效應 ? 溫度效應對 MOS管的性能的影響主要體現(xiàn)在閾值電壓 Vth與載流子遷移率隨溫度的變化。 ? 注：以上各式的推導是基于條件： Δ L遠小于 L（即長溝道）而得到的，此時才有 的近似線性關系，而對于短溝道器件則上述條件不成立，它會導致飽和ID/VDS特性曲線的斜率可變。參數(shù) λ反映了溝道調制的深度，且溝道越短， λ越大，表明溝道調制越明顯。 ? 注意 gmVGS與 gmbVBS具有相同極性，即提高襯底電位與提高柵壓具有同等的效果。 CgfvgCv mmgmgm ?? 2???)(2 2 thGSnm VVLf ?? ??二階效應 二階效應在現(xiàn)代模擬集成電路的設計中 是不能忽略的，主要的二階效應有： ? MOS管的襯底效應 ? 溝道調制效應 ? 亞閾值導通 ? 溫度效應 襯底偏置效應（體效應） 在前面的分析中： ? 沒有考慮襯底電位對 MOS管性能的影響 ? 假設了
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