第3章 第1讲 MOS的阈值电压和电流.ppt

集成电路原理与设计
MOS的阈值电压和电流
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长沟道MOS器件模型
MOS晶体管阈值电压分析
MOS晶体管电流方程
MOS晶体管的亚阈值电流
MOS晶体管的瞬态特性
MOS交流模型
MOS晶体管的特征频率
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MOS晶体管的结构
MOS晶体管的结构
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MOSFET的输入、输出特性曲线
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Switch Model of NMOS Transistor
Gate
Source
(of carriers)
Drain
(of carriers)
| VGS |
| VGS | < | VT |
| VGS | > | VT |
Open (off) (Gate = ‘0’)
Closed (on) (Gate = ‘1’)
Ron
MOS晶体管阈值电压分析
阈值电压的定义:
使源端半导体表面达到强反型的栅压,是区分MOS器件导通和截止的分界点。
半导体表面达到强反型的栅压-- VT
S
D
p substrate
B
G
VGS
+
-
n+
n+
depletion region
n channel
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1、阈值电压公式(假设NMOS源端和衬底接地)
VFB对应半导体平带电压
Vox对应栅氧化层上的压降
对应半导体表面耗尽层上的压降
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φF 是衬底费米势φF =(kT/q)ln(NA/ni) (NMOS)φF =-(kT/q)ln(ND/ni) (PMOS)
阈值电压:耗尽层压降-表面势
S
D
p substrate
B
G
VGS
+
-
n+
n+
depletion region
n channel
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QBM/Cox对应栅氧化层上的压降(NMOS)
QBM= –[2є0єSiqNA(2φF)]1/2
Cox= є0єox /tox
阈值电压:氧化层压降
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VFB:半导体平带电压
栅材料和硅衬底之间的功函数差
栅氧化层中的可动电荷和固定电荷以及界面态电荷
外加栅压抵消这部分能带弯曲,使得能带恢复平直,称为平带电压
VGS=0,Qox=0