L03-MOSFET的基本特性.ppt

半导体器件原理 主讲人：蒋玉龙 本部微电子学楼312室Email: yljiang@ 21 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 第三章 MOSFET的基本特性 3.1 MOSFET的结构和工作原理 3.2 MOSFET的阈值电压 3.3 MOSFET的直流特性 3.4 MOSFET的频率特性 3.5 MOSFET的开关特性 3.6 MOSFET的功率特性 3.4 MOSFET的频率特性6 3.4.1 交流小信号等效电路 3. 等效电路 gmvGS + ? ? G S D CGS gD?1 S ? + RGS CGD 对 CGS 充电时，等效沟道串联电阻 3.4 MOSFET的频率特性7 3.4.1 交流小信号等效电路 3. 等效电路 实际 MOSFET 高频等效电路 S ? G CGS RGS CGSO gmvGS S’ gD?1 D’ CGD CGDO D RS RD B DD DS CjD CjS CGB 3.4 MOSFET的频率特性8 3.4.2 高频特性 1. 跨导截止频率 饱和区 gmvGS’ + ? ? G S D CGS gD?1 S ? + RGS CGD = 0（饱和区） vGS vGS’ 3.4 MOSFET的频率特性9 3.4.2 高频特性 2. 截止频率 (最高振荡频率) fT gmvGS’ + ? ? G S D CGS gD?1 S ? + RGS CGD = 0（饱和区） vGS vGS’ ? ? ? iGS ? 定义 时 3.4 MOSFET的频率特性10 3.4.2 高频特性 2. 截止频率 (最高振荡频率) fT 饱和区 ? 3. 沟道渡越时间 ? 假设沟道中为均匀电场 ? 问题：考虑实际沟道为非均匀电场，则结果如何 ？ 3.4 MOSFET的频率特性11 3.4.2 高频特性 4.提高 fT 的途径 1o ? ? (100) n 沟 2o L ? 3o CGSO ? CGDO ? 考虑寄生电容时，输入电容 反馈电容 gmvGS’ + ? ? G S D Ci gD?1 S ? VDD RGS Cf ? 0 vGS vGS’ + RL ?|GV|vGS 不考虑反馈电容 Cf 时， 考虑反馈电容 Cf 时，Cf 两端电压 Cf 折合到输入端 ? 3.4 MOSFET的频率特性12 3.4.2 高频特性 4.提高 fT 的途径 gmvGS + ? ? G S D Ci S ? + vGS 饱和区，CGD = 0， GV 很大 ? 降低寄生电容，减小 Overlap 3.4 MOSFET的频率特性13 3.4.2 高频特性 4.提高 fT 的途径 降低寄生电容的结构 3.3 MOSFET的直流特性29 3.3.5 MOSFET 的二级效应 1. 非常数表面迁移率效应 (1) 栅电场影响 (Ex) 1o 线性区：VGS 较小时，斜率增加等间距 VGS 较大时，曲线密集 IDS = 线性区 饱和区 2o 饱和区： VGS 较大时， IDSsat 随 VGS 增加不按平方规律 栅电场对迁移率影响 3.3 MOSFET的直流特性30 3.