mos器件物理ppt課件(參考版)
2025-05-08 18:16本頁面
【正文】 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 。 ? 實驗還發(fā)現(xiàn)，在器件工作的正常溫度范圍內，遷移率與溫度近似成反比關系 。 ? 對于 PMOS管則 dVth/dT總為正值，即 閾值電壓隨溫度的上升而增大 。 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。 ? ?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。 ? 亞閾值區(qū)的跨導為： 由于 ξ1，所以 gmID/VT，即 MOS管的最大跨導比雙極型晶體管（ IC/VT）小。 亞閾值效應 ? 但 MOS管的實際工作狀態(tài)應用弱反型模型，即當VGS略小于 Vth時， MOS管已開始導通，仍會產(chǎn)生一個弱反型層，從而會產(chǎn)生由漏流向源的電流，稱為亞閾值導通，而且 ID與 VGS呈指數(shù)關系： ? 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；而 VT稱為熱電壓： 。 ? 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。 ? 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。 ? 考慮溝道調制效應后，由于漏電流隨漏源電壓變化而變化，其值為一有限值。 VG S 1VG S 2VD SIDVA溝道調制效應 ? 考慮溝道調制效應后 MOS管的在飽和區(qū)的跨導 gm為： ? 所以溝道調制效應改變了 MOS管的 I/V特性，進而改變了跨導。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。 ? 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?？紤]溝道調制效應的 I/V曲線如下圖所示。這種由于柵源電壓變化引起溝道有效長度改變的效應稱為 “ 溝道調制效應 ” 。 ? 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。 ?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(jù)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。 ?????? ?????? fBSfthth VVV 220 ?襯底偏置效應（體效應） ? 例： ViM1VD DI1VoVoVi襯底偏置效應（體效應） ? 由于襯底電位會影響閾值電壓，進而影響 MOS管的過驅動電壓，所以襯底可以視為 MOS管的第二個柵（常稱背柵）。 襯底偏置效應（體效應） ? 在考慮襯底效應時，其耗盡層的電荷密度變化為：
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