_MOSFET基础MOSFET工作原理_频率_CMOS.PPT

* 在电荷公式中，左边二项为正，右边二项为负。 * E1和E2大小相等（均为Ex，根据假设Ex与x无关）、方向相反。E3在硅体内，故为0。E5和E6为沿z方向的电场，不存在故为0。 E3的正方向向上，而Eox的实际方向向下，故有符号出现。S4的长度为W，宽度为dx。 * * 存在漏源电压时，实际加在氧化层二端的电压是栅源电压VGS和x点对源的电压Vx之差。 Qn’有负号（hxy） * * 左图中，黑点是实验数据，线是理论数据。 * 只要将n沟道公式中的VDS、VGS、VT换成VGD、VSG、-VT，即可得到p沟道的公式。注意p沟增强型VT0，而p沟耗尽型VT0。 * 跨导用来表征MOSFET的放大能力 * * * * * 当加在MOSFET上的交流信号幅度远小于直流电压幅度时，为小信号。//Vgs’是有效栅源电压（不计串联电阻引起的栅源电压部分）。 “漏源电容”改为“栅漏电容” hxy * 总的栅源电容和总的栅漏电容等于前面的cgd、cgs乘以栅面积WL。 Cgd “漏源电容”改为“栅漏电容” hxy * 右下角说明，rs的存在降低了有效栅压、漏源电流和跨导，而且rs越大，降低的程度就越大。带’的变量是rs存在的变量，不带‘的是rs=0时的变量。 * * * 密勒电容的作用是将跨越输入-输出端的电容等效到了输入端。 * 正比与某某的倒数（分母的参数）hxy I=js I=qw 书上不该有j？Hxy * 要保持p阱与n型衬底之间反偏或零偏。此图未画栅极。 * 11.3 MOSFET原理 I-V特性:电中性条件 * 高斯定理 相互抵消 E5=E6=0，即使有也相互抵消 E3＝0 表面所在材料的介电常数 某闭合表面 沿闭合表面向外法线方向的电场强度 该闭合表面所包围区域的总电荷量 11.3 MOSFET原理 I-V特性:表面电荷 dx W 2 4 3 1 5 6 * 11.3 MOSFET原理 I-V特性:氧化层电势 * 11.3 MOSFET原理 I-V特性:反型层电荷与电场 氧化层电势 半导体表面空间电荷区的单位面积电荷 氧化层中垂直于沟道方向的电场 由上三式可得反型层单位面积的电荷 不应是x或Vx的函数（电流连续性定律） * 11.3 MOSFET原理 I-V特性:线性区与饱和区 * 11.3 MOSFET原理 μ和VT的测试提取方法 高场下迁移率随电场上升而下降 存在亚阈值电流 n沟耗尽型 n沟增强型 * 11.3 MOSFET原理 p沟增强型MOSFET的I-V特性 注：Vds=-Vsd Vgs=-Vsg,等 * 11.3 MOSFET原理 跨导(晶体管增益):模型 跨导用来表征MOSFET的放大能力： 令 材料参数 设计参数 工艺参数 影响跨导的因素： * 小节内容 电流电压关系——推导 跨导 器件结构 迁移率 阈值电压 W L (p350第二段有误：L增加，跨导降低) tox * 思考题： 试分析VGS,VDS对增强型PMOS及耗尽型PMOS导电沟道及输出电流的影响，并推导其电流电压方程。 * 11.3 MOSFET原理 衬底偏置效应(1) ≥0 必须反偏或零偏 Vsb=Vs-Vb0,即Vb更负（这样才反偏） 在沟道源端感应出来的电子全跑掉了 * 11.3 MOSFET原理 衬底偏置效应(2)能带图 衬底偏压 表面准费米能级 反型条件 耗尽层电荷 不同衬偏电压条件下的能带图： * 11.3 MOSFET原理 衬底偏置效应(3)现象 反型层电子势能比源端电子势能高→电子更容易从反型层流到源区→达到反型所需的电子浓度需更高的栅压； 反型层-衬底之间的电势差更大→表面耗尽层更宽、电荷更多→同样栅压下反型层电荷更少； 表面费米能级更低→要达到强反型条件需要更大的表面势； * 11.3 MOSFET原理 衬底偏置效应(4)阈值电压 负的耗尽层电荷更多 需更大的正栅压才能反型，且VSB越大，VT越大 体效应系数 * 小节内容 衬底偏置效应 P阱更负，n管阈值上升 N衬底更正，p管阈值更负 此种类型偏置经常做模拟用途。 例11.10：T=300K，Na=3×1016cm-3，tox=500埃，VSB=1V △VT=0.66V * 11.4 频率限制特性 交流小信号参数 源极串联电阻 栅源交叠电容 漏极串联电阻 栅漏交叠电容 漏-衬底pn结电容 栅源电容 栅漏电容 跨导 寄生参数 本征参数 * 11.4 频率限制特性 完整的小信号等效电路 共源n沟MOSFET小信号等效电路 总的栅源电容 总的栅漏电容 与ID-VDS