微电子器件(4-5)

1、 只适用于耗尽型只适用于耗尽型 MOSFET，表示当，表示当 VGS = = 0，VDS VDsat 且且恒定时的恒定时的 IDsat ，即，即22DSSGSTT22IVVV 表示当表示当 MOSFET 工作于线性区，且工作于线性区，且 VDS 很小时的沟道电阻。很小时的沟道电阻。当当 VDS 很小时，很小时，ID 可表示为可表示为DSTGS2DSDTGSD)(21)(VVVVVVVIS)()(1TGSOXnTGSDDSonVVCZLVVIVR 只适用于增强型只适用于增强型 MOSFET，表示当，表示当 VGS = = 0 ，外加，外加 VDS 后的后的亚阈电流与亚阈电流与 PN 结反向电流引

2、起的微小电流。结反向电流引起的微小电流。 表示从栅极穿过栅氧化表示从栅极穿过栅氧化 层到沟道之间的电流。栅极电流层到沟道之间的电流。栅极电流 IG极小，通常小于极小，通常小于 10- -14 A 。 上式中与温度关系密切的只有上式中与温度关系密切的只有 ，1OX2TMSsAFBBSFBOXOX1222QVqNVCCFB12sATFBFB12OXFBBS12sAFB12OXFBBS2 2ddd2ddd2 22d2d2qNVTTTCVqNTCV qENNNqkTkTENNNqkTkTENNNqkTnNqkT2ln2ln2explnlnGVCAGVCAGVCAiAFBVCAFBlnddNNNqkT

3、式中，式中， ，所以对于，所以对于 AVCNNN0ddTTV12sATA1CV2OXFBBS2d2lnd2qNVNkTqN NCV 无论无论 N 沟道还是沟道还是 P 沟道，沟道， 大约为每度几个大约为每度几个 mV 。 用同样的方法可以得到用同样的方法可以得到 P 沟道沟道 MOSFET 的的阈电压阈电压与温度的与温度的关系，并且得到关系，并且得到 ，所以，所以 0ddTTVTVddTTVVCLZTITVVITITIddddddddddTDSOXnnnDTTDnnDD因因 ， ，又已知，又已知 N 沟道沟道 MOSFET 的的 所以所以 的正负取决于的正负取决于 ID 的大小，也即（的大小，

4、也即（VGS VT）的大小。）的大小。23nT0ddnT,0ddTTV 2DSDSTGSOXnD21VVVVCLZI 上式中与温度关系密切的有上式中与温度关系密切的有 VT 与与 。nTIddD(1) 当（当（VGS VT）较大时，）较大时，(3) 令令 ，可解得，可解得, 0ddDTI(2) 当（当（VGS VT）较小时，）较小时，, 0ddDTI0ddDTIDSnTnTGS21ddddVTTVVV 当满足上式时，漏极电流的温度系数为零，温度对漏极电当满足上式时，漏极电流的温度系数为零，温度对漏极电流无影响。对流无影响。对 P 沟道沟道 MOSFET 也可得到类似的结论。也可得到类似的结论。

5、 DDnTnOXDSnddddddIIVZCVTTLT (a) 漏漏 PN 结雪崩击穿结雪崩击穿 由于在漏、栅之间存在由于在漏、栅之间存在 ，使，使 MOSFET 的漏源击穿的漏源击穿电压远低于相同掺杂和结深的电压远低于相同掺杂和结深的 PN 结雪崩击穿电压。当衬底掺杂结雪崩击穿电压。当衬底掺杂浓度小于浓度小于 1016 cm- -3 后，后，BVDS 就主要取决于就主要取决于 VGS 的极性、大小和的极性、大小和栅氧化层的厚度栅氧化层的厚度 TOX 。 2sApt2LqNV (b) 源、漏之间的穿通源、漏之间的穿通12sbiptdA2VVLxqN 略去略去 Vbi 后得后得 可见，可见，L

6、越短，越短，NA 越小，越小，Vpt 就越低就越低 。由于沟道区掺杂远。由于沟道区掺杂远低于源漏区，所以穿通现象是除工艺水平外限制低于源漏区，所以穿通现象是除工艺水平外限制 L 缩短的重要缩短的重要因素之一。因素之一。 由于由于 MOS 电容上存贮的电荷不易泄放，且电容的值很小，电容上存贮的电荷不易泄放，且电容的值很小，故很少的电荷即可导致很高的电压，使栅氧化层被击穿。由于故很少的电荷即可导致很高的电压，使栅氧化层被击穿。由于这种击穿是破坏性的这种击穿是破坏性的 ，所以，所以 MOSFET 在存放与测试时，一定在存放与测试时，一定要注意使栅极良好地接地。要注意使栅极良好地接地。 BVGS 大致正比于栅氧化层厚度大致正比于栅氧化层厚度 TOX ，当，当 TOX = = 150 nm 时时 ，BVGS 约为约为 75 150 V