復旦大學(微電子)半導體器件第八章mosfe-資料下載頁
2025-05-12 23:29本頁面
【正文】 效應； 7o 襯偏效應； 8o 短溝道效應。 2o 漏端速度飽和效應； 9o CMOS閉鎖效應； 亞閾值效應 ? 回憶我們前面假設表面呈現強反型時 MOSFET溝道開始形成，源、漏之間開始導通。 ? 實際上 MOSFET源、漏之間加上電壓以后，源端 PN結處于正向，就會有非平衡載流子注入，漏端 PN結就會收集到注入的非平衡載流子，同時還有反向的產生電流（包括表面態(tài)的產生電流），所以在強反型之前源、漏之間就會有電流，這就稱為亞閾值電流。 亞閾值特性 溝道長度調制效應 ? 溝道長度調制效應會導致飽和電流區(qū)伏安特性傾斜。 表面遷移率和漏端速度飽和效應 ? 由于二氧化硅和硅的界面有許多雜質缺陷，而且載流子被束縛在表面非常狹窄的勢阱里，所以表面載流子的遷移率比體內要低很多。 ? 通常硅表面的電子和空穴的遷移率約為： ? 垂直表面的電場越強表面遷移率越小。 ? 漏端勢壘區(qū)電場很強，載流子流進勢壘區(qū)后就會出現速度飽和效應。 ?n = 550 ~ 950 cm2/V?s ?p = 150 ~ 250 cm2/V?s ?n/?p=2~4 體電荷效 ? 前面給出 MOSFET特性公式： ? ? ?????? ??? 221 DSDSTGSnoxDS VVVVLWCI ? 在該公式中認為溝道中耗盡層寬度是不變的，實際上由于漏端和源端存在電勢差，溝道的寬度當然也不一樣，考慮到這個因素以后必須計入溝道體電荷變化部分對閾值電壓的貢獻。 CMOS閉鎖效應 ? 前面看到 CMOS結構有寄生的 NPNP結構。 ? NPNP結構可以看作由 PNP和 NPN兩個晶體管的復合結構。 P N P N P P N N N P ? 從圖中不難看出這是一個觸發(fā)器，只要兩個晶體管共基極電流增益之和等于 1，該結構就處于導通狀態(tài)。 ? 當上端接正時中間的 PN結是反向的，而上端接負時上下兩個 PN結都是反向的，因此可以認為它們處于截至狀態(tài)。這時電流很小，電流增益也很小，不會導通。 ? 如果由于電壓波動或輻射效應使兩端電壓瞬時超過擊穿電壓，那么該結構將被觸發(fā)導通，這時電流很大。如果電壓恢復正常，由于電流比較大，電流增益比較大，所以該結構會在比較低的電壓下保持導通狀態(tài)，使CMOS的電壓鎖定在低電壓情況下而不能正常工作。 ? 解決的辦法是：在設計結構上盡量減少寄生晶體管電流增益或采用 SOI工藝消除寄生晶體管。 小尺寸效應 ? 隨著晶體管尺寸的逐步縮小，前面的簡單一維模型不再適用，這時需要把晶體管結構分割成小單元，用二維甚至三維模型求解。 重點內容 ? 閾值電壓的控制的主要途徑 ? 跨導的表達式 ? 高頻的表達式及提高頻率特性的途徑 ? 決定開關特性的因素 ? 幾種倒相器的比較 習題 ? 寫出增強型 NMOSFET的閾值電壓公式。 ? 寫出增強型 NMOSFET的伏安特性公式。 ? 畫 CMOS結構的示意圖。
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