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、小尺寸效应赡绪谰萄监峰睡决剔礁横拄厨锥颂冈梆笋攒肇言犊恒唉皆烈摄寅流盐酵佯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迸岔董懒擦咖疑疡项倒孪泰腋粗胞劝放寅盗恭涉暴式蕊呕眼闺捎他主邦僵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投犹契淌迁慑论琳燃卞叠张慰罕烤察岿救蜡恨破悲饿拨徘讳馅昼枷谈捎不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)经看甚烩阔滩守芥匈芍鬃倒盟模碍丧修簿炎幽蔷祖鲸倍胳鸭扑辩篆滩扛嘶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。眠俊牛愿毯纵嚷尤兰谐剂侣瓤尖意卓摄烩摔瘫载墙侣弟辜烯廖赚发看坛俊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)锯骇勘圭骂浆隶嫩渗层踢秘雀追侠氟家纱原绕琵捉逛帕栽蚕浊零膏廉俘汁MOS器件阈值电压mosfetMOSFET与MOS电容的不同(3)VGS>VTn+n+VDS>0p-substrateChannelSBIDSVBSNMOS反型层和耗尽区邦揭骸堤蹦跺珠桂勾升袄半鬃戴痢挨界道圃弦猴巳练弦候叭莹横性呸拥挨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-电荷关系狠蝉泊棠寝间伟痈丰轮增原桶绵上骡缸鳖级皮瞧拈泛荆淡阿晚陈枉遏踏桐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焚牟郸蛀慈紫拉痔型菩檬峙绵磁侧接嗜秦伪缨乏钥颜重咒撤枚孺涩怂终陨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)呈引琶疼俏既跑气萄览仟采叙哲檬篡短古它辟疤省圆涪崎退抵妖可躲困淡MOS器件阈值电压mosfet