晶体管原理(4-4)

1、 本节以前的漏极电流公式只适用于本节以前的漏极电流公式只适用于 VGS VT ，并假设，并假设当当 VGS VT 时时 ID = 0 。但实际上当。但实际上当 VGS VT 时，时，MOSFET 仍能微弱导电，这称为仍能微弱导电，这称为 。这时的漏极电流称为。这时的漏极电流称为 ，记为，记为 。 使硅表面处于本征状态的使硅表面处于本征状态的 VGS 称为称为 ，记，记为为 。当。当 VGS = Vi 时，表面势时，表面势 S = FB ，能带弯曲量为，能带弯曲量为 q FB ，表面处于表面处于 。 当当 Vi VGS VT 时，时， FB S 2 FB ，表面处于，表面处于 ，反型层中的少子（

2、电子）浓度介于本征浓度与衬底平衡多，反型层中的少子（电子）浓度介于本征浓度与衬底平衡多子浓度之间。子浓度之间。 在亚阈区，表面弱反型层中的电子浓度较小，所以漂移电在亚阈区，表面弱反型层中的电子浓度较小，所以漂移电流很小；对漏电流起作用的是扩散电流。因此在计算流很小；对漏电流起作用的是扩散电流。因此在计算 IDsub 时只时只计入扩散电流而忽略漂移电流。计入扩散电流而忽略漂移电流。ynqDJddnDsubynZbqDIddnDsubLLnnZbqD)()0(n 设沟道上下的纵向电势差为设沟道上下的纵向电势差为 ( kT/ /q ) ，则沟道厚度，则沟道厚度 b 可表为可表为xqEkTb 根据高斯

3、定理，根据高斯定理，)(2SDA21sSAsACqNqNQEx 定义沟道耗尽区的势垒电容为定义沟道耗尽区的势垒电容为21SsASASD2dd)(qNQC 于是可得沟道厚度为于是可得沟道厚度为ASD)(qNCqkTbASD)(qNCqkTb 于是得到亚阈电流的表达式为于是得到亚阈电流的表达式为kTqVnVVkTqCqkTLZIDSTGSSD2nDsubexp1exp)( IDsub 与与 VGS 之间为指数关系。之间为指数关系。 当当 VDS = 0 时时 IDsub = 0；当；当 VDS 较小时，较小时，IDsub 随随 VDS 的增大而的增大而增大；但是当增大；但是当 后，后，IDsub

4、变得与变得与 VDS 无关，即无关，即 IDsub 对对 VDS 而言会发生饱和。而言会发生饱和。qkTVDS ASD,)(NC即OXOX,TC即 定义定义亚阈区栅源电压摆幅亚阈区栅源电压摆幅 S 为亚阈区转移特性斜率的倒数，为亚阈区转移特性斜率的倒数，即：即：qkTCCqnkTIVSOXSDDsubGS)(1)(lndd S 的意义：使的意义：使 IDsub 扩大扩大 e 倍所需的倍所需的 VGS 的增量。的增量。 对于作为开关管使用的对于作为开关管使用的 MOSFET，要求，要求 S 的值要尽量小。的值要尽量小。减小减小 S 的措施：的措施： 2T1GSDsat1)(2VVI 将测量获得的将测量获得的 VGS1、IDsat1、VGS2 和和 IDsat2 作为已知数，通过作为已知数，通过求解上述联立方程，可解出求解上述联立方程，可解出 和和 VT 。2T2GSDsat2)(2VVI 由由 可知可知 ， 与与 Vgs为线性关系。为线性关系。测量测量 MOSFET 在饱和区的在饱和区的 关系并绘成直线，其在关系并绘成直线，其在横轴上的截距即为横轴上的截距即为 VT ，如下图所示，