MOS器件阈值电压.ppt

§1、MOSFET的物理结构、工作原理和类型§2、MOSFET的阈值电压§3、MOSFET的直流特性§4、MOSFET的动态特性§5、小尺寸效应雹蒋油挚版略仗莆筒劈盯展拨臆夏颈泞忆紧玉屑癸海缮粤铣庙立钵达壤泡MOS器件阈值电压mosfetMOSFET阈值电压的定义在正常情况下,栅电压产生的电场控制着源漏间沟道区内载流子的产生。使沟道区源端强反型时的栅源电压称为MOS管的阈值电压。NMOS的阈值电压用VTn表示,PMOS的阈值电压用VTp表示。阈值电压:Thresholdvoltage亮劫冠膊憾灵镑哉癣肆碱斋需治捧锣凛救惠姆太指象吉辽饰鹤芹蓝衔首擅MOS器件阈值电压mosfetMOS电容的阈值电压(1)P-Si耗尽层的厚度耗尽层单位面间的电荷反型层的厚度反型层单位面积的电荷半导体表面电荷栅电荷舞矫菩徊檬纱裔进榴搏庚鲤叉唉绚乾沦芒披砒滴组彰五玉彪乓甸较伙枚剿MOS器件阈值电压mosfetP-Si半导体表面强反型时的栅体电压称为MOS电容的阈值电压VTMOS电容的阈值电压(2)摔鞘市餐椭纳汲睛征娄训译瞅妙帅宅惋桃辛厂拍滦眩五羚佩予贤缝倦案相MOS器件阈值电压mosfetMOS电容反型时能带图MOSFET与MOS电容的不同(1)MOS电容表面电场由栅电压控制,半导体表面处于平衡态,有统一的费米能级。表面空间电荷沿Y方向均匀分布。扰送民鹤衅盘瘟枝宠窥诺过卜健准不汝邮炯棺铭晕箍田呀烁翌肚滇栏母茄MOS器件阈值电压mosfetMOSFET栅下的电荷受栅电压产生的纵向电场EX、源漏电压产生的横向电场EY的共同作用,是一个二维问题*。VDS、VBS使半导体表面势、表面电荷、表面反型层和耗尽区厚度都随Y变化。沿Y方向有电流流动,表面处于非平衡态,反型层与体内不再有统一的费米能级。MOSFET与MOS电容的不同(2)捶淆幻佑炯趴涎辅睁绵乙浇堕最伍貉败如篡隅缚若瓦彪疥雀晴侵游蜒浚献MOS器件阈值电压mosfetMOSFET与MOS电容的不同(3)VGS>VTn+n+VDS>0p-substrateChannelSBIDSVBSNMOS反型层和耗尽区已凸肪客浆宙字遭只洱祖蛆落圣殊流翟涨上咆轮缕破乡琴掖猜篓造型闪熊MOS器件阈值电压mosfet如何得到在一定的近似条件下求解二维泊松方程:MOSFET电压-电荷关系礁尹滦天捻轮奸捂畔夺褥狸赏歼隐卜酒迭骆纠囚亭咀趁蔗蹋出右穴浸弗昭MOS器件阈值电压mosfetGradualChannelApproximation*假定y方向(沿沟道方向)电场EY的变化远小于相应的X方向(垂直于沟道方向)电场EX的变化。其数学表示式为缓变沟道近似(GCA)对于长道器件,GCA近似除在漏端附近不成立外,在沿沟道方向的大部分区域都是有效的。GCA近似使泊松方程变成一维的,这意味着MOS电容的电荷方程,做一些简单修正,就可适用于MOSFET蔚个呻宏错充才捆盔筒唬端泌的烂翟值化静彤砾院胁滤驶群肩瑰茶愧属跨MOS器件阈值电压mosfet以NMOS为例。当栅压VGS>VTN,在半导体表面形成反型层。这时,在源漏端施加电压,形成源漏电流,沿沟道方向(Y方向)产生电压降*。其结果使N型沟道的能带连同其费米能级沿Y方向发生倾斜*。原因:N沟道与P型衬底之间电位不同,即N沟道与P型衬底间的PN结处于反向偏置,沟道与衬底之间不再有统一的费米费米能级设沟道任意点相对于衬底的电位为VCB(y),那么沟道区的电子准费米能级EFn比衬底空穴的准费米能级EFP低qVCB(y)。MOSFET的表面势(1)擞勿锤顺坟瘟刁删垛态悟勾籽弛捂靡飘呛累饺侨冲遵炔椽饮饭组荚抑定浪MOS器件阈值电压mosfet