MOSFET基原理讲述.ppt

5-5 MOSFET基本原理 5-5-1 基本特性 5-5-2 MOSFET的线性压 5-5-3 线性区电流讨论 5-5-1 基本特性 1.偏置： 当栅极无外加偏压时源到漏栅电极之间可视为两个背对背相接的PN结，而由源极流向漏极的电流有反向漏电流。 当外加一足够大的正电压于栅极上时，MOS结构均将被反型，以致形成沟道（反型层建立）源栅和漏栅通过栅级电压的变化来加以调节。 5-5-1 基本特性 2 .沟道在VD,VG作用下变化情况 栅及施加一偏压，并使半导体表面反型, 若在漏极加一小电压, 电子将会由原极经沟道流向漏极(电流由漏→流) 5-5-1 基本特性 沟道的作用如同电阻 如图所示： VGVT ID与VD呈线性 5-5-1 基本特性 当漏极电压持续增加，达到VDSST ，导电沟道从O-L逐渐变窄，到y＝L处，沟道宽度减小至零——这种现象为沟道夹断，沟道夹断发生的点为夹断点，此时电压为VDSST。 5-5-1 基本特性 夹断之后，ID基本不变，当VDVDSST时,夹断点左移,但夹断电压保持不变,从漏到源的ID不变,主要变化就是L的缩短,即L=L’ 5-5-1 基本特性 5-5-2线性区 1.? 线性区的假设 主要假设 (1)? 忽略源极和漏极体电阻和电极接触电阻 (2)? 沟道掺杂均匀 (3)?? 载流子在反型层中的迁移率为固定值 (4)? 仅考虑源场电流 (5)?长沟道近似和渐进沟道近似，垂直电场和水平电场互相独立 ? 5-5-2线性压 εx---垂直反型层 均匀的电场可看作 εy---产生漏源电流 内在电势可写作： 5-5-2线性区 2.线性区的电流公式： 5-5-2线性区 y=0→y=L V=0 →V=VD 5-5-3 线性区电流讨论 1.耗尽层宽度与体电荷QB 在临界反型之前，耗尽层的宽度xdm最大 由xdm所对应的体电荷QB 5-5-3 线性区电流讨论 2.QB与沟道电压有关，有影响 代入电流式，然后积分 5-5-3 线性区电流讨论 3.电流式比较 由图说明简与非简是有区别的 简化对电流设计应用方便 对线性区的电流进行对比 ①在MOS工作的线性区，简与非简式渐靠近 ②简化电流较偏大，电压值较地靠非正饱和区差距过大 ③简化式对电流设计应用方便 复习思考题 第一章 1试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？ 2当金属－半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级Ef？ 说明Фb＝Φm－Χs的物理意义是什么？ 3什么是“肖特基势垒”？写出其表达式？它是对什么区域电子而言？ 4金属－半导体结的正偏如何？ 5金属－半导体结的反偏特性如何？ 6肖特基势垒qΦb是金半结什么偏置下建立的？ 11写出金半的正偏、反偏及总的电流表达式？ 12什么是SBD二极管？有何特点？举例IC及高频方面的应用？ 13什么是欧姆接触（非整流的MS结）？ 14画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。 15为什么说实际欧姆接触仅是一种近似？电流机制是什么？ 16获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？ 17SBD二极管“周边效应”有何影响？ 18 SBD二极管的改进结构如何？ 第二章 1什么是PN结？什么是平衡PN结？ 2画出平衡PN结的能带图，并说明PN结平衡的标志是什么？ 3平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。 4作图说明PN结空间电荷区中的电荷分布情况。 5泊松方程是描述什么情况？ 6PN结P型中性区和N型中性区中的电势表达式如何？ 7试推导平衡PN结的自建电势ψ0表达式。 8什么叫单边突变结？什么样的结可作单边突变结近似？ 9何为“耗尽近似”？写出“耗尽近似”下的PN结中性区的泊松方程。 10试证明单边突变结的势垒区最大电场式。 11试证明单边结势垒区的电子电势能表达式。 12关于非平衡结. 14试作图说明外加电压对费米能级的影响。 17试写出平衡结边界上少子浓度表达式。 18证明非平衡结正偏小注入条件下少子浓度表达式。 19画出正偏PN结少子注入分布图象并作说明。 20试从空穴（少子）的扩散方程推导正偏下的空穴电流式。 21推导电流公式时采用了哪些假设条件？ 22PN结的电流中少子电流于多子电流是如何转换的？ 23试画出PN电流的分布图象（包括少子与多子的电流）？ 24试画出PN结的I—V曲线，并从电流式进行说明？ 26试从PN结正偏电压大小(即电流水平高低)分析I—V曲线. 27重掺杂的PN结PN结能带有何影响? 28隧道结的高掺杂区的杂质浓度在什么水平? 29