mos器件物理ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-05 18:16本頁(yè)面
【正文】 供一個(gè)更理想的電流源，同時(shí)降低了器件的電流能力。因此，為了保證其電流值，應(yīng)同比例增加 W的值。 ? 注：以上各式的推導(dǎo)是基于條件： Δ L遠(yuǎn)小于 L（即長(zhǎng)溝道）而得到的，此時(shí)才有 的近似線性關(guān)系，而對(duì)于短溝道器件則上述條件不成立，它會(huì)導(dǎo)致飽和ID/VDS特性曲線的斜率可變。 DSVLL ??亞閾值效應(yīng) ? 亞閾值效應(yīng)又稱(chēng)為弱反型效應(yīng) ? 前面分析 MOS管的工作狀態(tài)時(shí)，采用了強(qiáng)反型近似，即假定當(dāng) MOS管的 VGS大于 Vth時(shí)，表面產(chǎn)生反型，溝道立即形成，而當(dāng) MOS管的 VGS小于 Vth時(shí)，器件就會(huì)突然截止。 亞閾值效應(yīng) ? 但 MOS管的實(shí)際工作狀態(tài)應(yīng)用弱反型模型，即當(dāng)VGS略小于 Vth時(shí)， MOS管已開(kāi)始導(dǎo)通，仍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)弱反型層，從而會(huì)產(chǎn)生由漏流向源的電流，稱(chēng)為亞閾值導(dǎo)通，而且 ID與 VGS呈指數(shù)關(guān)系： ? 其中 ξ1是一非理想的因子； ID0為特征電流： ， m為工藝因子，因此 ID0與工藝有關(guān)；而 VT稱(chēng)為熱電壓： 。 e x p0TGSDD VVII??mCI oxD?210 ?qkTVT ?亞閾值效應(yīng) 亞閾值工作特點(diǎn)： ? 在亞閾值區(qū)的漏極電流與柵源電壓之間呈指數(shù)關(guān)系 ，這與雙極型晶體管相似。 ? 亞閾值區(qū)的跨導(dǎo)為： 由于 ξ1，所以 gmID/VT，即 MOS管的最大跨導(dǎo)比雙極型晶體管（ IC/VT）小。且根據(jù)跨導(dǎo)的定義，ID不變而增大器件寬 W可以提高跨導(dǎo)，但 ID保持不變的條件是必須降低 MOS管的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓 。 ? ?TDm VIg ??亞閾值效應(yīng) ? 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。 ? 為了得到亞閾值區(qū)的 MOS管的大的跨導(dǎo)，其工作速度受限（大的器件尺寸引入了大的寄生電容）。 溫度效應(yīng) ? 溫度效應(yīng)對(duì) 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。 ? 閾值電壓 Vth隨溫度的變化：以 NMOS管為例，閾值電壓表達(dá)式兩邊對(duì)溫度 T求導(dǎo)可以得到 dTdCqNdTddTdV ffOXfS U Bsifth ??????242 0??溫度效應(yīng) ? 上式一直為負(fù)值，即 閾值電壓隨溫度上升而下降 。 ? 對(duì)于 PMOS管則 dVth/dT總為正值，即 閾值電壓隨溫度的上升而增大 。 ???????? ???????????????qEqkTTndTdqkTnNqkdTd gfiiS U Bf22311lnln 0溫度效應(yīng) 載流子遷移率隨溫度的變化 ? 實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于 MOS管，如果其表面電場(chǎng)小于 105V/cm，則溝道中電子與空穴的有效遷移率近似為常數(shù)，并約為半導(dǎo)體體內(nèi)遷移率的一半。 ? 實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在器件工作的正常溫度范圍內(nèi)，遷移率與溫度近似成反比關(guān)系 。 溫度效應(yīng) ? 漏源電流 IDS隨溫度的變化 ? 根據(jù)以上的分析，溫度的變化會(huì)引起閾值電壓與遷移率的變化，進(jìn)而影響其漏源電流。由薩氏公式兩邊對(duì) T求導(dǎo)得： dTdVVV IdTdIdTdI ththGS DSnnDSDS )( 21 ??? ??溫度效應(yīng) ? 則有： ? 由于溫度的變化對(duì)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(xiàng)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 。 )21( dTdVVVTIdTdI ththGSDSDS??
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