Lecture26 第六章 MOS场效应晶体管1.ppt

1、,Chap.6 MOSFET Lecture 26：6.5 V (0, VD)）积分，得：,漏电流方程，称为萨支唐(Sah)方程。是描述MOSFET非饱和区直流特性的基本方程。,由：,注意：该方程假设VTH与V无关,(6-5-3),(6-5-4),由阈值电压的方程：,由于，QB与沟道电压有关。考虑沟道电压作用：,QB修正为：,(6-5-6),强反型条件变化,修正为：,于是，漏电流方程需要修正，即：,(6-5-7),(6-5-4),由于导电沟道上存在电压降，使栅绝缘层上的有效电压降从源端到漏端逐渐减小，当VDS很大时，沟道压降对有效栅压的影响不可以忽略，降落在栅下各处绝缘层上的电压不相等，反型层

2、厚度不相等，因而导电沟道中各处的电子浓度不相同，当漏源电压继续增加到漏端栅绝缘层上的有效电压降低于表面强反型所需的阈值电压VTH 时，漏端绝缘层中的电力线将由半导体表面耗尽区中的空间电荷所终止，漏端半导体表面的反型层厚度减小到零，即在漏端处沟道消失，而只剩下耗尽区，这就称为沟道夹断。,2.2 饱和区I-V特性,进一步增加漏极电压，会使夹断点向源端移动，但漏电流不会显著增加或者说基本不变，达到饱和；器件的工作进入饱和区。使MOS管进入饱和工作区所加的漏一源电压为VDsat 。,由：,超过这一点，漏极电流可以看成是常数,(6-5-9),(6-5-8),沟道被夹断后，当VGS不变时，在漏-源电压VD

3、S VDsat后，随着VDS的增加只是漏端空间电荷区展宽，对沟道厚度增加几乎没有作用。当漏一源电压继续增加到VDS比VDsat大得多时，超过夹断点电压VDsat的那部分，即（VDSVDsat）将降落在漏端附近的夹断区上，因而夹断区将随VDS的增大而展宽，夹断点将随VDS的增大而逐渐向源端移动，栅下面半导体表面被分成反型导电沟道区和夹断区两部分。 导电沟道中的载流子在漏源电压的作用下，源源不断地由源端向漏端漂移，当这些载流子通过漂移到达夹断点时，立即被夹断区的强电场扫入漏区，形成漏极电流。,如果MOS管进入饱和工作区后，继续增加VDS，则沟道夹断点向源端方向移动，在漏端将出现耗尽区，耗尽区的宽度

4、xd 随着VDS的增大而不断变大，通过单边突变结的公式可得:,导电沟道上的电压降正好等于夹断点相对于源端的电压VDsat,漏源饱和电流随着沟道长度的减小(由于VDS增大，漏端耗尽区扩展所致)而增大的效应称为沟道长度调变效应。这个效应会使MOS场效应晶体管的输出特性曲线明显发生倾斜，导致它的输出阻抗降低。,用沟道调制系数来描述沟道长度调制效应：,饱和区的电流:,(6-77),(6-78),(6-79),2.3 截止区I-V特性,若栅电压小于阈值电压，不会形成反型层，结果是MOSFET像是背对背连接的两个PN结一样，相互阻挡任何一方的电流流过。晶体管在这一工作区域与开路相似。,截止,3.4 亚阈值区I-V特性,当栅极电压稍微低于阈值电压时，沟道处于弱反型状态，流过漏极的电流并不等于零，这时MOSFET的工作状态处于亚阈值区，流过沟道的电流称为亚阈值电流。 在弱反型时表面势可近似看做常数，因此可将沟道方向的电场强度视为零，这时漏一源电流主要是扩散电流。,在平衡时，没有产生、复合，根据电流连续性要求，电子浓度是随距离线性变化的，即：,表面势：,因此当：,漏电流将指数地减小：,(6-8-1),(6-8