第5讲-MOS管阈值电压和IV概要.pptx

第5讲MOS管的理论公式
第一页,共三十六页。
MOS管阈值电压的物理学定义
定义
使沟道中反型载流子浓度与衬底中多数载流子浓度相等时所需要的栅源电压定义为阈值电压。
第二页,共三十六页。
推导阈值电压时的外部连接和内部状态
源第5讲MOS管的理论公式
第一页,共三十六页。
MOS管阈值电压的物理学定义
定义
使沟道中反型载流子浓度与衬底中多数载流子浓度相等时所需要的栅源电压定义为阈值电压。
第二页,共三十六页。
推导阈值电压时的外部连接和内部状态
源漏区都接地,沟道刚刚产生,厚度忽略。
第三页,共三十六页。
推导思路
如何使栅氧化层与半导体接触面的表面势与衬底材料的静电势大小相等,方向(符号)相反。
NMOS管的体(P型)的静电势为
使表面势为-Vfp(正数)需要施加的栅源电压即阈值电压。
第四页,共三十六页。
推导阈值电压需考虑的各种因素
考虑接触电势差和表面附加电荷
第五页,共三十六页。
体接源极(VSB=0)时的公式
VSB为0时的阈值电压公式
其中Vms是多晶硅栅与体之间的电势差
第六页,共三十六页。
考虑体电位的阈值电压公式
完整公式如下
第七页,共三十六页。
此公式对电路设计者的意义
阈值电压与温度有关。
阈值电压与体电位有关。
阈值电压与工艺偏差有关。
第八页,共三十六页。
研究阈值电压与温度的关系的文件
*------例6:ST02工艺NMOS阈值电压分析------------
*------------------------------------------------
.optionpost=2$输出波形文件
*------------------------------------------------
.optionsearch="d:/hspice2011/libs"$指定库路径
*------------------------------------------------
.lib""tt$指定模型库和入口
*------------------------------------------------
.temp25$指定环境温度
*------------------------------------------------
m1ndngnsnbmnw=20ul=
vgnggnd1
vdndgnd5
vsnsgnd0
vbnbgnd0
*------------------------------------------------
.printdci1(m1)$记录m1第一个节点的电流
*------------------------------------------------
.-408510
.printLV9(m1)
.end
第九页,共三十六页。
阈值电压与温度的关系
第十页,共三十六页。
利用SPICE模型给出的VTH别名的仿真分析文件
*---例8:NMOS阈值(别名)与温度关系分析--------
*------------------------------------------------
.optionpost=2$输出波形文件
*------------------------------------------------
.optionsearch="d:/hspice2011/libs"$指定库路径
*------------------------------------------------
.lib""tt$指定模型库和入口
*------------------------------------------------
.temp25$指定环境温度
*------------------------------------------------
m1ndnggndnbmnw=20ul=
vgsnggnd1
vdsndgnd1
vbsnbgnd0
*------------------------------------------------
.printdci1(m1)$记录m1第一个节点的电流
*------------------------------------------------
.dctemp-40851
.printLV9(m1)
.end
第十一页,共三十六页。
阈值电压随温度变化曲线
第十二页,共三十六页。
实验结果
阈值电压随温度升高而下降。
在VGS和VDS不变时,ID随温度升高而升高。
第十三页,共三十六页。
阈值电压与体