文档介绍：第八章MOSFET
MOSFET的类型
阈值电压
直流输出特性
跨导
击穿
高频特性
开关特性
倒相器
二级效应
MOSFET结构示意图
左图为MOSFET结构示意图。MOSFET有增强型和耗尽型两种,在左下图中给出。
MOSFET 的类型和符号
NMOS
PMOS
增强型耗尽型
增强型耗尽型
衬底
p
n
S/D
n+
p+
载流子
电子
空穴
VDS
+
IDS
D S
S D
载流子运动方向
S D
S D
VT
+
+
符号
G
D
B
S
G
D
B
S
G
D
B
S
G
D
B
S
MOSFET 的阈值电压
其中
功函数差
n 沟 MOS
(NMOS)
p 沟 MOS
(PMOS)
在忽略氧化层中电荷(x)的情况下
表面固定电荷
,
MOSFET 阈值电压控制
1. 金属功函数 Wm 的影响
金属
Mg
Al
Ni
Cu
Au
Ag
n+-poly
p+-poly
Wm (eV)
2. 衬底杂质浓度 NA 的影响
NA 增加 1 个数量级, VB 增加 60 mV
3. 界面固定电荷 QSS 的影响
4. 离子注入调整阈值电压
离子注入调整阈值电压
增强型
耗尽型
其中
Rp << dmax
P-Si
MOSFET 的输出特性
线性区
饱和区
击穿区
IDS ~ VDS(VGS为参量)
NMOS(增强型)
输入
G
输出
S
S
D
简化的MOSFET
源区和漏区的电压降可以忽略不计;
在沟道区不存在产生-复合电流;
沟道电流为漂移电流;
沟道内载流子的迁移率为常数n (E) = C ;
缓变沟道近似
为了计算方便作以下简化假设:
MOSFET 的可调电阻区(线性区)
沟道中反型电子电荷面密度
y
0
L
V(0) = 0
V(L) = VDS
B
反型层薄层电阻
可调电阻
严格推导(考虑到VDS 对沟道中反型电子浓度的影响):
强反型条件下(VGS > VT)
VDS 较小时
跨导参数
(1) 当 VDS = VDSsat 时
定义 VDSsat VGS VT
Qn(L) = 0
反型电子消失
沟道被夹断
MOSFET 的饱和区
Leff
L
y
(2) 当 VDS > VDS sat 时
夹断点左移,有效沟道缩短
IDSsat 不饱和,沟道长度调制效应