场效应晶体管基本知识.pdf

场效应晶体管基本知识场效应晶体管基本知识 1. 评价 FET 器件性能的基本参数为：阈值，场效应迁移率，开关比和亚阈值斜 率。 2. 在不同栅压VG下，源漏电流ISD随源漏电压VSD的变化曲线称为FET的输出特 征曲线； 在不同的源漏电压VSD下， 源漏电流ISD随栅压VG的变化曲线称为FET 的转移特性曲线。 （测量输出和转移特性曲线时，通常源极接地） 3. SDGT VVV时， 电压增加的部分基本降落在随之加长的夹断沟道上， ISD基 本趋于不变，沟道电流达到饱和，器件工作在饱和区。 2 ( 2 SDiGT W )IC VV L =i (2) 5. 阈值电压VT是用来度量FET中产生使其导电沟道开启所必须的静电诱导电 荷的栅极电压，单位为V。通常，我们希望阈值（绝对值）越低越好，这意 味着器件可以在更低的电压下正常工作。 6. 阈值电压VT的获得： 一、 根据描述FET工作在线性区域的公式， 在较小VSD时 的转移曲线的线性区域外推至零电流处即为VT；二、利用饱和区FET转移曲 线 1/2 SDG IV，进行线性拟合，拟合线与VG轴的交点即为阈值电压VT。 7. 阈值影响因素：半导体与绝缘层间界面的电荷陷阱密度、源漏电极接触质量 和是否存在内建导电沟道。 8. 场效应迁移率是指在单位电场下，电荷载流子的平均漂移速率，它反映了在 不同电场下空穴或电子在半导体中的迁移能力，它决定器件的开关速率，是 OFET中两个重要参数之一，单位为cm2V-1s-1。 9. 场效应迁移率一般从转移特性曲线进行估计： a. 当器件工作在线性区时，利用公式（1）进行线性拟合，通过对拟合曲线 的斜率，皆可根据一下公式计算场效应迁移率： SD iSDG IL WCVV = i b. 当器件工作在饱和区时，利用公式（2）左右开方，在ISD1/2随VG变化的曲 线上做切线，根据切线的斜率，按照以下公式即可计算场效应迁移率。 2 2 SD iG IL WCV = 10. 根据输出曲线计算场效应迁移率：在输出曲线中选出两条不同栅压情况下的 曲线，在线性区分别取出两个点，带入公式（1） ，列出关于迁移率和阈值 电压VT的二元一次方程组，即可解出线性区的迁移率和阈值电压。 11. OFET 的场效应迁移率与很多因素有关，例如半导体纯度、结晶质量、晶粒 尺寸、电极接触、沟道长宽比和器件沟道类型等。 12. 开关比Ion/Ioff定义为在“开”态下和“关”态时，源漏电流ISD的比值，这是OFET 的另一个重要参数，它反映了在一定栅压下，器件开关性能的好坏，在主动 矩阵显示和逻辑电路中，开关比尤为重要。 13. 开关比计算： a. 增强模式开关比是器件处于开态时最大的源漏电流与栅压为零时源漏电 流的比值，可以从转移曲线上获得，也可从输出曲线上获得； b. 增强耗尽模式开关比从转移曲线上获得， 为转移曲线上开态电流的最高 点与关态电流最低点之比。 14. 关态电流实际上是器件的漏电流，它影响器件功耗的大小，有器件本身性质 决定，开关比的高低通常主要由漏电流限制。 15. 亚阈值斜率 S 是用来表征 FET 有关态切换到开态时电流变化的迅疾程度， 是 表征 FET 器件质量的一个重要参数， 反映的是器件工作在开态和关态所需的 电压跨度，单位为 mV/decade，表达式为： (log) G SD dV S dI = 由于这个数值依赖于绝缘层的电容率Ci，