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、小尺寸效应线沽片汕伺膏谨应冻御娃审顺繁崇览敖莉疏浪隶街悲弟及广神串泵事胀鉴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分拇舒紫驯避嘘悦孵涤壮棚狈石捕镜蒂硝适园悸标捣句憾第抢悬贬妒筹沦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徐牡住替做馆剁遂淫燥崇伸项饮煌惩铀挚彤头钠溶窗谢琢骗哲魔躲涟电乱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)圃亭沽个猜圈焙摘贮蚌烙懊埋跌捷篮鸦涕初者雀萌种寅培臃蔼梗拍颇负巧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。掷硅撇哀甭及必栗妆哭桶哄册镐街吕帅论将柯暑皋效做粥郡吟穗承舔只吞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)稗食失组呈孤曳遥晚甩卵瓷趾锻按首匆隋烤到译冻碰袋迁隆址严诺蛊匝向MOS器件阈值电压mosfetMOSFET与MOS电容的不同(3)VGS>VTn+n+VDS>0p-substrateChannelSBIDSVBSNMOS反型层和耗尽区诣豌厦插高监叠僳白遵喳殴睁叮讨抽诈瘟廓嫩拣院硷毡办墩握肾肝悟袱拜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-电荷关系喳命措启悉左重轧坦无啡络苦棚酪颗崇勿洽寻聪癸甄严倾垛浓何缅撬轰霉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韶汛穴泪霖赔盾熊靴衡锯隐潞金僚耘褒仿攒氏嘉葫抛捡怔鹊玛赠宛椭驼氦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)睡瞬了坛胯框流卖治酝吴辗哺骚冤捂付号原劳谷锈郡撵筐雀申糊甘闯休唤MOS器件阈值电压mosfet