集成電路設(shè)計基礎(chǔ)ch-文庫吧資料
2025-01-13 01:55本頁面
【正文】 同時減小 L， tox和 W， 可保持 Ids不變，但導致 器件占用面積減小，電路集成度提高。 ffWLtKv f ?? ?? 1ox22/1MOSFET的噪聲 (續(xù) ) ? 兩點重要說明： 1. 有源器件的噪聲特性對于小信號放大器 和振蕩器等模擬電路 的設(shè)計是至關(guān)重要的； 2. 所有 FET(MOSFET, MESFET等 )的 1/f 噪聲都高出相應(yīng)的 BJT的 1/f 噪聲約 10倍 。 因為 ??1，所以閃爍噪聲被稱之為 1/f 噪聲 。 fgTv ???m2eg32DSoxm2 ILtWg ?????? 2eg vW ??? 2eg vI ds?? 閃爍噪聲 (flicker noise， 1/f noise)的形成機理： 溝道處 SiO2與 Si界面上電子的充放電而引起 。 ? 由于 所以， T? ? gm? 閾值電壓 VT的絕對值同樣是隨溫度的升高而減小： T? ? ?VT?? ??VT(T)?? (2 ? 4) mV/176。 和閾值電壓 VT隨溫度的變化。 通常 ， 襯底是接地的 ， 但源極未必接地 ,源極不接地時對 VT值的影響稱為體效應(yīng)(Body Effect)。 2. Cox MOSFET的體效應(yīng) 前面的推導都假設(shè)源極和襯底都接地 ， 認為 Vgs是加在柵極與襯底之間的 。 要想把 P型變?yōu)?N型 ， 外加電壓必須補償這兩個費米能級之差 。 圖 1. Us 的計算 ? 將柵極下面的 Si表面從 P/N型 Si變?yōu)?N/P型 Si所必要的電壓 Us 與襯底濃度 Na有關(guān) 。 它由兩個分量組成 , 即 : VT= Us+ Vox ?Us : Si表面電位 。 ?增強型 (Enhancement)：在正常情況下它是截止的 ，只有當 Vgs“ 正 ” 到一定程度 ， 才會導通 ， 故用作開關(guān) 。 當Vgs“ 負 ” 到一定程度時截止 。 故 ， Cg = Cgs + 2/3C Cd = Cdb + 0 + ?Cdb 深亞微米 CMOS IC工藝的寄生電容 (數(shù)據(jù) ) Cap. N+Act. P+Act. Poly M1 M2 M3 Units Area (sub.) 526 937 83 25 10 8 aF/um2 Area (poly) 54 18 11 aF/um2 Area (M1) 46 17 aF/um2 Area (M2) 49 aF/um2 Area (N+act.) 3599 aF/um2 Area (P+act.) 3415 aF/um2 Fringe (sub.)249 261 aF/um 深亞微米 CMOS IC工藝的寄生電容 (圖示 ) Poly PolyElectrodeMetal1Metal2PolyP+ P+ P+N+ N+Metal3N_wellSUB88013832213109514503 4526481598644636 14308363214086734123517383929625762Cross view of parasitic capacitor of CMOS technology MOSFET的閾值電壓 VT 閾值電壓是 MOS器件的一個重要參數(shù)。 那么 ， Cg = Cgs + 2/3 C， Cd = Cdb + 0 ? 在飽和狀態(tài)下 ， 溝道長度受到 Vds的調(diào)制 ， L變小 ? ? 2ds 21 TgsoxVVLWtI ???????? ??? ? 2ds 21 TgsoxVVLL WtI ????????????MOS電容的計算 (續(xù) ) 當 Vds增加時 ， L?增大 ， Ids增加 ， 那是因為載流子速度增加了 ， 它與 C的分配無關(guān) 。 這時 ， MOS電容 C對 Cg， Cd都有貢獻 ， 它們的分配取決于 MOS管的工作狀態(tài) 。 Cg = Cgs + Cox Cd = Cdb 2） 若 VgsVT， 溝道建立 ， MOS管導通 。 圖 Cg、 Cd的值還與所加的電壓有關(guān) : 1） 若 VgsVT， 溝道未建立 ， MOS管漏源溝道不通 。 又 ， 柵極與漏極擴散 區(qū) ， 柵極與源極擴散區(qū)都存 在著某些交迭 ， 故客觀上存 在著 Cgs和 Cgd。在源極和襯底之間有結(jié)電容 Csb，在漏極和襯底之間也有結(jié)電容 Cdb。 MOS電容 的計算 MOS電容 C僅僅是柵極對襯底的電容，不是外電路中可以觀察的電容 Cg， Cs 和 Cd。 共價鍵就來不及瓦解 ， 反型層就無法及時形成 ， 于是 ， 電容曲線就回到 Cox值 。 MOS電容 — 測量 若測量電容的方法是逐點測量法 — 一種慢進程 ， 那么將測量到這種凹谷曲線 。 必須指出 ， 上述討論未考慮到反型層中的電子是哪里來的 。這時 ， 反型層中的電子將成為一種鏡面反射 ， 感應(yīng)全部負電荷 ， 于是 ， C = Cox 。 兩個電容串聯(lián)后 ， C將增加 。 oxSioxSiCCCCC???MOS電容 — 耗盡層電容特性 (續(xù) ) MOS電容 — 凹谷特性 5） 當 Vgs繼續(xù)增大 ， 反型層中電子的濃度增加 ， 來自柵極正電荷的電力線 ， 部分落在這些電子上 ， 落在耗盡層束縛電子上的電力線數(shù)目就有所減少 。 這樣 ， 就達到最小值 Cmin。 它不僅抵消了空穴 ， 成為本征半導體 ， 而且在形成的反型層中 ， 電子濃度已達到原先的空穴濃度這樣的反型層就是強反型層 。 隨著反型層的形成 ， 來自柵極正電荷發(fā)出的電力線 ，
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