MOS场效应晶体管基础..pptVIP

3、电流-电压关系（定量） 衬底偏置效应 p G D S * 3.1 双端MOS结构 1、MOS结构及其场效应 2、半导体的耗尽及反型 3、平衡能带关系 4、栅压-平带电压和阈值电压 5、电容（C-V）特性 M O S - V + a. MOS结构 b. 电场效应 1、 双端MOS结构及其场效应 - V + _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + p型 空穴堆积 a. p增强型 + V - + + + + + + + p型 空穴耗尽 b. p耗尽型 _ _ _ _ _ _ _ + V - + + + + + + + p型 电子堆积 c. p反型 _ _ _ _ _ _ _ -V +V ++V 2、 半导体的耗尽及反型 ?s 表面势 空穴堆积 电子堆积 - V + + + + + + + + n型 电子堆积 a. n增强型 + V - + + + + + + + n型 电子耗尽 b. n耗尽型 _ _ _ _ _ _ _ + V - + + + + + + + n型 空穴堆积 c. n反型 _ _ _ _ _ _ _ +V -V --V 2、 半导体耗尽及反型 _ _ _ _ _ _ _ ?s 表面势 空穴堆积 电子堆积 2、 耗尽区宽度 反型 表面导电性增加，屏蔽外加电场，空间电荷区不能再增大。 耗尽 表面导电性降低，外加电场进一步深入，空间电荷区增大。 金属 氧化物 p型半导体 3、 平衡能带结构 真空能级 金属 氧化物 p型半导体 真空能级 能带平衡关系： 总的能带弯曲等于金属半导体功函数差： 金属 功函数 电子 亲合能 3、 栅压 - VG + 金属 氧化物 半导体 4、 平带电压 金属 氧化物 半导体 金属 氧化物 半导体 5、 阈值电压 金属 氧化物 p型半导体 金属 氧化物 p型半导体 5、 阈值电压 5、 阈值电压 6、 电荷分布 平带 耗尽 弱反型 堆积 强反型 注：堆积和强反型载流子增长很快。 7、 MOS电容模型 8、理想 C-V特性 堆积 耗尽 中反型 强反型 低频 高频 8、理想 C-V特性 堆积 中反型 强反型 耗尽 低频 高频 9、非理想效应 堆积 反型 低频 高频 9、非理想效应 禁带中央 阈值 平带 a. 固定栅氧化层电荷 b. 界面态效应 3.2 MOS场效应晶体管 1、MOSFET的结构及工作原理 2、电流-电压关系（定性分析） 3、电流-电压关系（定量分析） 4、MOSFET的等效电路 5、MOSFET的频率限制特性 1、MOSFET的结构及工作原理 p 源(S) 栅(G) 漏(D) 体(B) p 源(S) 栅(G) 漏(D) 体(B) n沟 G D S B G D S B （1）N沟增强型 （2）N沟耗尽型 1、MOSFET的结构及工作原理 n 源(S) 栅(G) 漏(D) 体(B) n 源(S) 栅(G) 漏(D) 体(B) p沟 G D S B G D S B （3）P沟增强型 （4）P沟耗尽型 1、MOSFET的结构及工作原理 p G D S p G D S 空间电荷区 电子反型层 (a) 栅压低于阈值电压： 沟道中无反型层电荷 (b) 栅压高于阈值电压： 沟道中产生反型层电荷 2、电流-电压关系（定性） （小的漏源电压作用） p G D S 电子反型层 2、电流-电压关系（定性） P 耗尽区 氧化层 反型层 P 反型层 P 反型层 线性区 偏离线性 饱和 3、电流-电压关系（定量） G D S p 电子反型层 3、电流-电压关系（定量） 金属 氧化层 P型半导体 （a）电荷关系 （b）高斯关系 3、电流-电压关系（定量） （c）电势关系 （d）能量关系 金属 氧化物 半导体 3、电流-电压关系（定量） 电流 公式 电荷 关系 电压 关系 阈值 电压 电流-电压关系： 3、电流-电压关系（定量） 电流-电压关系： （VGSVT，VDSVDS(sat)） 饱和: （电流达到最大） 饱和电流-电压关系： 3、电流-电压关系（定量） 电流-电压关系： 饱和: 饱和电流-电压关系： P沟道增强型 MOSFET： n G D S P沟道耗尽型 MOSFET： 3、电流-电压关系（定量） 电流-电压关系的应用（1） ——确定阈值电压和迁移率 （1）低漏源电压近似： （VDS?0） （2）饱和电流-电压关系： （VDS= VDS(sat) ） 3、电流-电压关系（定量） 电流-电压关系的应用（2） ——MOSFET的跨导 MOSFET跨导的定义: 非饱和区跨导: 饱和区跨导: 线性很好！