MOS晶体管基础ppt课件

1、一一. MOS晶体管晶体管本节课主要内容本节课主要内容v 器件结构器件结构v 电流电压特性电流电压特性v 电流方程电流方程v 沟道长、短沟道效应、衬底偏压效应沟道长、短沟道效应、衬底偏压效应MOSFET MOSMOS晶体管晶体管MOS晶体管的动作晶体管的动作 MOS晶体管实质上是一种使晶体管实质上是一种使电流时而流过，时而切断的电流时而流过，时而切断的n+n+p型硅基板型硅基板栅极（金属）栅极（金属）绝缘层（绝缘层（SiO2）半半导导体体基基板板漏极漏极源极源极源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)VG=3.3VVS=0VD=0栅极电压为栅极电压为

2、3.3V时，表面的时，表面的电位下降，形成了连接源漏电位下降，形成了连接源漏的通路。的通路。+ + + + + + + +3.3V+ + + + + + + +3.3V3.3V电流电流源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)VG=3.3VVS=0VD=3.3V更进一步，在漏极加上更进一步，在漏极加上3.3V的的电压，漏极的电位下降，从源电压，漏极的电位下降，从源极有电子流向漏极，形成电流。极有电子流向漏极，形成电流。（电流是由漏极流向源极）（电流是由漏极流向源极）5V源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)VG=0VVS=0VVD=3.3V漏极保持漏极保持3.3V的电压，而将栅的电压，而将

3、栅极电压恢复到极电压恢复到0V，这时表面的，这时表面的电位提高，源漏间的通路被切电位提高，源漏间的通路被切断。断。IDm mnCoxW2L(VG-VTH) 2(0VDVG-VTH)(0 VG-VTH 1m mm) MOS晶体管MOS管的电流解析方程（管的电流解析方程（L1m mm) MOS晶体管源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)VGVDIDnMOS晶体管的晶体管的I-V特性特性VTHIDVG增强型（增强型（E)VTHIDVG耗尽型耗尽型(D)阈值电压的定义阈值电压的定义 MOS晶体管MOS管短沟道效应管短沟道效应 IDS W/L, L要尽可能小短沟道效应由器件的沟道 长决定沟道变短时，

4、漏极能带的 影响变大，电流更易流过 沟道，使得阈值电压降低 MOS晶体管衬底偏压效应衬底偏压效应 MOS晶体管与栅源电压与栅源电压的平方成正比的平方成正比微小微小MOS晶体管的静态特性晶体管的静态特性(沟道长小于沟道长小于1m mm)微小MOS晶体管平方成正比平方成正比1至至1.4次方成正比次方成正比1至至1.4次方成正比次方成正比载流子的饱和速度引起的载流子的饱和速度引起的 Early Satutation微小MOS晶体管短沟道短沟道MOS晶体管电流解析式晶体管电流解析式微小MOS晶体管微小微小MOS晶体管的静态特性晶体管的静态特性(沟道长小于沟道长小于1m mm)微小MOS晶体管MOSFE

5、T的寄生效应的寄生效应 MOS寄生元素MOSFET栅极电容栅极电容 MOS寄生元素有关栅极电容的知识有关栅极电容的知识 MOSMOS寄生元素寄生元素MOS晶体管的扩散电容晶体管的扩散电容 MOS寄生元素N沟道沟道MOSFET源极：载流子（电子）的供给源源极：载流子（电子）的供给源漏极：载流子（电子）的排出口漏极：载流子（电子）的排出口P沟道沟道MOSFET源极：载流子（空穴源极：载流子（空穴）的供给源的供给源漏极：载流子（空穴）的排出口漏极：载流子（空穴）的排出口阈值电压阈值电压:VTH-0.2VDD(e.g-.0.4V)0VVDDN WellCMOS反相器反相器CMOS:Complementary MOS,互补型互补型MO