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有关半导体的参考文献参考文献：1. 陶铸, 朱建新. 半导体物理学[M]. 清华大学出版社, 2017.2. 张宇. 半导体器件物理与模拟[M]. 电子工业出版社, 2018.3. 石磊, 朱建新. 半导体器件物理与工艺[M]. 机械工业出版社, 2019.4. 朱建新. 半导体物理与器件[M]. 清华大学出版社, 2020.半导体材料是一类具有特殊电学性质的材料，广泛应用于电子器件和集成电路中。
随着科技的不断进步，半导体物理学和器件工艺也得以迅速发展。
本文将对半导体物理学和器件工艺的一些重要内容进行介绍。
半导体物理学是研究半导体材料的电学性质和输运特性的学科。
《半导体物理学》一书详细介绍了半导体材料的基本性质、能带理论、载流子输运、PN结和二极管、MOS结和MOS场效应晶体管等内容。
通过学习半导体物理学，可以了解半导体材料的结构、能带结构以及载流子的产生、输运和复合过程，为后续学习半导体器件物理和工艺奠定基础。
半导体器件物理与模拟是研究半导体器件的电学特性和模拟方法的学科。
《半导体器件物理与模拟》一书详细介绍了半导体器件的物理效应、载流子输运、PN结和二极管、MOS场效应晶体管、BJT等内容。
通过学习半导体器件物理与模拟，可以了解各种半导体器件的工作原理、特性和模拟方法，为后续设计和优化半导体器件提供理论指导。
半导体器件物理与工艺是研究半导体器件制备工艺和性能改善方法的学科。
《半导体器件物理与工艺》一书详细介绍了半导体器件的制备工艺、薄膜技术、光刻技术、离子注入和扩散技术等内容。
通过学习半导体器件物理与工艺，可以了解各种半导体器件的制备过程和性能改善方法，为实际的半导体器件制造提供技术支持。
半导体物理与器件是综合了半导体物理学和半导体器件物理与工艺的学科。
《半导体物理与器件》一书全面介绍了半导体物理和器件的基本原理和应用。
通过学习半导体物理与器件，可以深入了解半导体材料的物理性质、器件的工作原理和制备工艺，为实际的半导体器件设计和制造提供理论指导和技术支持。
9金属半导体与半导体异质结一、肖特基势垒二极管欧姆接触：通过金属-半导体的接触实现的连接。
接触电阻很低。
金属与半导体接触时，在未接触时，半导体的费米能级高于金属的费米能级，接触后，半导体的电子流向金属，使得金属的费米能级上升。
之间形成势垒为肖特基势垒。
在金属与半导体接触处，场强达到最大值，由于金属中场强为零，所以在金属——半导体结的金属区中存在表面负电荷。
影响肖特基势垒高度的非理想因素：肖特基效应的影响，即势垒的镜像力降低效应。
金属中的电子镜像到半导体中的空穴使得半导体的费米能级程下降曲线。
附图：电流——电压关系：金属半导体结中的电流运输机制不同于pn结的少数载流子的扩散运动决定电流，而是取决于多数载流子通过热电子发射跃迁过内建电势差形成。
附肖特基势垒二极管加反偏电压时的I-V曲线：反向电流随反偏电压增大而增大是由于势垒降低的影响。
肖特基势垒二极管与Pn结二极管的比较：1.反向饱和电流密度（同上），有效开启电压低于Pn结二极管的有效开启电压。
2.开关特性肖特基二极管更好。
应为肖特基二极管是一个多子导电器件，加正向偏压时不会产生扩散电容。
从正偏到反偏时也不存在像Pn结器件的少数载流子存储效应。
二、金属-半导体的欧姆接触附金属分别与N型p型半导体接触的能带示意图三、异质结：两种不同的半导体形成一个结小结：1.当在金属与半导体之间加一个正向电压时，半导体与金属之间的势垒高度降低，电子很容易从半导体流向金属，称为热电子发射。
2.肖特基二极管的反向饱和电流比pn结的大，因此达到相同电流时，肖特基二极管所需的反偏电压要低。
10双极型晶体管双极型晶体管有三个掺杂不同的扩散区和两个Pn结，两个结很近所以之间可以互相作用。
之所以成为双极型晶体管，是应为这种器件中包含电子和空穴两种极性不同的载流子运动。
一、工作原理附npn型和pnp型的结构图发射区掺杂浓度最高，集电区掺杂浓度最低附常规npn截面图造成实际结构复杂的原因是：1.各端点引线要做在表面上，为了降低半导体的电阻，必须要有重掺杂的N+型掩埋层。
半导体物理课程编号：00500070课程名称：半导体物理英文名称：Semiconductor Physics总学时：48总学分：3适用对象: 电子科学与技术专业本科先修课程：量子力学、固体物理一、课程性质、目的和任务本课程是电子科学与技术专业的一门专业基础课。
通过本课程的教学，使学生掌握半导体物理的基本概念及基本理论和方法。
培养学生运用所学知识，分析实践中碰到的一些现象，提高解决实际问题的能力。
也为进一步学习后续的半导体器件等课程打好基础。
二、教学要求和内容基本要求：了解半导体材料的基本性质，掌握半导体物理的基本理论和方法。
并学会运用这些基本理论和方法，分析解决在半导体的研究和生产实践中遇到的各种问题。
基本内容：1.The Crystal Structure of Solids2.Introduction to Quantum Mechanics3.Introduction to the Quantum Theory（难点）4.The Semiconductor in Equilibrium（重点、难点）5.Carrier Transport Phenomena（重点、难点）7.The pn Junction（重点）8.Fundamentals of the Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor（重点、难点）三、教学安排及方式以课堂讲授为主，辅助于课堂讨论。
五、推荐教材和教学参考书教材：《Semiconductor Physics and Devices》，Donald A. Neamen编著，McGraw-Hill出版社，2003年版。
参考书：《半导体物理学》，刘恩科等编著，电子工业出版社出版社，2003年版。
《半导体物理学》，顾祖毅等编著，清华大学微电子研究所出版，1994年版。
六、补充说明大纲执笔者：李守荣大纲校对者：郝建红大纲审核者：制定日期：2006-8-18。
第8章 半导体表面与MIS 结构许多半导体器件的特性都和半导体的表面性质有着密切关系，例如，晶体管和集成电路的工作参数及其稳定性在很大程度上受半导体表面状态的影响；而MOS 器件、电荷耦合器件和表面发光器件等，本就是利用半导体表面效应制成的。
因此．研究半导体表面现象，发展相关理论，对于改善器件性能，提高器件稳定性，以及开发新型器件等都有着十分重要的意义。
§8.1 半导体表面与表面态在第2章中曾指出，由于晶格不完整而使势场的周期性受到破坏时，禁带中将产生附加能级。
达姆在1932年首先提出：晶体自由表面的存在使其周期场中断，也会在禁带中引入附加能级。
实际晶体的表面原子排列往往与体内不同，而且还存在微氧化膜或附着有其他分子和原子，这使表面情况变得更加复杂。
因此这里先就理想情形，即晶体表面无缺陷和附着物的情形进行讨论。
一、理想一维晶体表面模型及其解达姆采用图8-l 所示的半无限克龙尼克—潘纳模型描述具有单一表面的一维晶体。
图中x ＝0处为晶体表面；x ≥0的区域为晶体内部，其势场以a 为周期随x 变化；x ≤0的区域表示晶体之外，其中的势能V 0为一常数。
在此半无限周期场中，电子波函数满足的薛定谔方程为)0(20202≤=+-x E V dx d m φφφη (8-1))0()(2202≥=+-x E x V dx d m φφφη (8-2)式中V (x)为周期场势能函数，满足V (x +a )=V(x )。
对能量E ＜V 0的电子，求解方程(8-1)得出这些电子在x ≤0区域的波函数为 ])(2ex p[)(001x E V m A x η-=φ (8-3) 求解方程(8-2)，得出这些电子在x ≥0区域中波函数的一般解为kx i k kx i k e x u A e x u A x ππφ22212)()()(--+= (8-4)当k 取实数时，式中A 1和A 2可以同时不为零，即方程(8-2)满足边界条件φ1(0)=φ2(0)和φ1'(0)=φ2'(0)的解也就是一维无限周期势场的解，这些解所描述的就是电子在导带和价带中的允许状态。
刘恩科半导体物理学半导体物理学是研究半导体材料及其性质、特性和应用的学科。
刘恩科半导体物理学是以中国科学家刘恩科命名的，他是中国半导体物理学的开拓者和奠基人。
本文将介绍刘恩科半导体物理学的研究内容、重要成果以及对半导体技术发展的贡献。
刘恩科半导体物理学主要研究半导体材料的电学和光学性质，以及半导体器件的物理特性和工作原理。
半导体材料是介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有导电能力的同时也能够控制电流流动。
半导体器件是利用半导体材料的特性制成的电子器件，如二极管、场效应晶体管（MOSFET）、光电二极管等。
刘恩科半导体物理学的研究内容包括半导体材料的能带结构、电子与空穴运动、载流子的输运、杂质掺杂、PN结、MOS结构等。
通过对这些基本的物理过程的研究，可以深入理解半导体材料的特性和器件的工作原理，从而推动半导体技术的发展。
刘恩科半导体物理学的重要成果之一是对半导体光电子学的研究。
光电子学是利用光与半导体材料相互作用的现象和机制来实现能量转换和信息处理的学科。
刘恩科在半导体光电子学领域做出了重要贡献，研究了半导体材料的光学性质以及光与电子的相互作用机制，提出了一系列重要理论和实验结果。
这些成果不仅推动了半导体光电子学的发展，也为光电子器件的设计与制造提供了基础。
刘恩科半导体物理学还研究了半导体材料的电子输运性质。
电子输运是指载流子（电子或空穴）在半导体材料中自由移动的过程。
刘恩科通过理论计算和实验研究，揭示了半导体材料中电子输运的机制和规律，为半导体器件的性能优化和电子设备的制造提供了理论依据。
刘恩科半导体物理学对半导体技术的发展产生了深远影响。
半导体技术是现代电子信息技术的基础，广泛应用于计算机、通信、光电子、能源等领域。
刘恩科半导体物理学的研究成果为半导体技术的进步提供了理论支持和实验依据，推动了半导体材料与器件的创新和改进。
刘恩科半导体物理学是一门研究半导体材料及其性质、特性和应用的学科，主要研究半导体材料的电学和光学性质，以及半导体器件的物理特性和工作原理。
mosfet 课程思政【最新版】目录1.MOSFET 器件的基本概念和原理2.MOSFET 在现代电子技术中的应用3.MOSFET 的发展历程与我国科技实力的提升4.MOSFET 技术与国家战略需求5.结合思政教育，培养学生的创新精神和实践能力正文一、MOSFET 器件的基本概念和原理MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）是一种广泛应用于现代电子技术的半导体器件。
它具有高输入阻抗、低噪声和低功耗等特点，在模拟电路和数字电路中都有着重要的应用。
MOSFET 的基本原理是通过改变栅极电压来调节源漏极之间的电流。
二、MOSFET 在现代电子技术中的应用随着科技的不断发展，MOSFET 已经广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、家电等。
在现代电子技术中，MOSFET 主要应用于信号处理、电源管理、功率放大等方面。
同时，随着集成电路技术的进步，MOSFET 的尺寸也在不断缩小，性能得到进一步提升。
三、MOSFET 的发展历程与我国科技实力的提升MOSFET 的发展历程可以追溯到上世纪 50 年代，当时美国科学家发明了世界上第一个 MOSFET 器件。
从那时起，MOSFET 技术就得到了迅速的发展。
在我国，MOSFET 技术的研究起步较晚，但通过引进、消化、吸收和创新，我国已经取得了显著的成果，科技实力得到了极大的提升。
四、MOSFET 技术与国家战略需求作为现代电子技术的重要组成部分，MOSFET 技术直接关系到国家战略需求。
随着我国经济的快速发展，对于高性能、低功耗的电子设备的需求越来越大。
因此，发展 MOSFET 技术，提升我国电子信息产业的竞争力，是满足国家战略需求的重要举措。
五、结合思政教育，培养学生的创新精神和实践能力在新时代背景下，培养学生的创新精神和实践能力成为了教育的重要任务。
在 MOSFET 课程教学中，教师应该注重将思政教育与专业知识相结合，引导学生树立正确的世界观、价值观和人生观。
半导体物理与器件课程总结吕游微电子与固体电子学201212171909 2012-2013学年第二学期，在尊敬的李常青老师的指导下学习了《半导体物理与器件》这门课程，我们按照章节划分，有侧重点的进行了个人重点学习并且在课堂上进行讲解演示，可谓受益匪浅。
在以下的部分我将对这学期的课程学习做出总结。
首先，在第一部分，我针对《半导体物理与器件》课程做一个总体的概述，谈谈学习完本书后我的个人所得与感想。
《半导体物理与器件》一书是一本有关半导体物理器件理论的入门书籍，它不但包含了诸多半导体器件的特性、工作原理以及局限性的理论基础知识，还附带了很多图示和生动的例子，对于一个半导体初学者来说大有帮助。
本书从基础物理讲起，而后转至半导体材料物理，最后讨论半导体器件物理。
第1章先从固体的晶体结构开始，然后过渡到理想单晶体材料。
第2章和第3章介绍了量子力学和固体物理，这些都是必须掌握的基础物理知识。
第4章到第6章覆盖了半导体材料物理知识。
其中，第4章讨论了热平衡半导体物理；第5章讨论了半导体内部的载流子输运现象；第6章主要介绍非平衡过剩载流子。
理解半导体的过剩载流子行为对于理解器件物理是至关重要的。
第7章到第13章对基本半导体器件物理进行了详细的描述。
第7章主要讨论pn结电子学；第8章讨论pn结电流-电压特性；第9章讨论整流及非整流金属半导体结和半导体异质结；第10章探讨双极型晶体管。
第11章、第12章阐述了MOS场效应管理论；第13章则阐述了结型场效应管。
以上便是这本书的简要内容，这些章节之间既有联系又是相互独立的。
从这一部分开始，我将对本人重点学习的章节-第11章MOS场效应晶体管基础-做一个详细的讲解。
这一章中，我所重点研究的内容是前两节，金属-氧化物-半导体场效应管的物理基础，这部分内容与前面的知识关联不太大，只依赖与半导体材料的性质和pn结的特性。
所以，即使你是以前并没有接触过半导体知识的初学者，只要用心学习，也是不难理解的。
《半导体物理与器件》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：半导体物理与器件英文名称：Semiconductor Physics and Devices二、课程代码及性质专业选修课程三、学时与学分总学时：40学分：2.5四、先修课程《量子力学》、《统计物理》、《固体物理》、《电路原理》五、授课对象本课程面向功能材料专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是功能材料专业的选修课之一，其教学目的包括：1、能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂半导体物理与器件相关工程问题，获得有效结论。
2、掌握半导体物理与器件相关问题的特征，以及解决复杂工程问题的方法。
3、掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法；具备应用各类文献、信息及资料进行半导体物理与器件领域工程实践的能力。
4、了解半导体物理与器件的专业特征、学科前沿和发展趋势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。
5、了解半导体物理与器件领域及其相关行业的国内外的技术现状，具有较强的业务沟通能力与竞争能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点课程重点：（1）掌握能带理论以及从能带理论的角度分析半导体的导电机制；熟悉半导体中电子的状态及其运动规律；熟悉实际半导体中的杂质和缺陷的种类、性质及其作用；掌握并且会计算热平衡状态下载流子的浓度问题以及非平衡载流子的概念、产生及其随时间的演化规律（寿命问题）；掌握载流子的几种输运机制。
（2）理解和熟悉PN结及其能带图；掌握PN结的电流-电压特性以及电容-电压特性；熟悉PN结的三种击穿机理；理解和掌握PN结二极管的工作原理。
（3）在对PN结二极管工作原理分析的基础上，学会将此分析进行合理的拓宽，即从单结/两端二极管发展到双结/三端晶体管；掌握双极型晶体管（BJT）的基本概念、符号的定义、工作原理的定性分析以及关键的关系表达式等。
（4）系统地了解和掌握MOSFET的基本工作原理与物理机制；掌握MOSFET器件的主要结构形式、工作特性和有关的物理概念；熟悉MOSFET的电容-电压特性、伏-安特性及其交流效应，并能掌握主要参数和特性的分析与计算方法；了解半导体器件制备的方法、过程及几个器件制备的实例。
微电子学器件教师：黄如ruhuang@蔡一茂caiyimao@助教：毛俊maojun@时间：单周周日地点：中芯国际（5113）参考书：1. 《半导体器件基础》[美]安德森著，邓宁，田立林，任敏译，清华大学出版社2.罗伯特. 皮尔瑞特，《半导体器件基础》，电子工业出版社，2004年11月3. 黄如、张国艳、李映雪、张兴，《SOI CMOS技术及其应用》，科学出版社，2005年9月4. S.M.Sze, 《Modern Semiconductor Device Physics》（《现代半导体器件》），John Wiley &Sons, INC, 19985.《纳米CMOS器件》，科学出版社，2004年1月成绩评定：作业+开卷考试(作业可以直接发给助教)①平时成绩30%②期末笔试70%1一、半导体物理物理预备知识 半导体材料和晶格能带理论载流子分布载流子输运23从导电性对固体材料的划分：划分的界限不是绝对的！一、半导体物理预备知识高温、功率器件！高迁移率器件！石墨烯元素半导体：Ge Si无机化合物半导体：分二元系、三元系、四元系等。
二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。
②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成，典型的代表为GaAs。
它们都具有闪锌矿结构,它们在应用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。
③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要的光电材料。
ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。
4固体晶格结构非晶多晶单晶OxideGate poly MetalChannel MaterialCMOS 工艺中采用的材料5Crystal = periodic array of atoms Crystal structure = lattice + basisThe choice of lattice as well as its axes a,b,c is not unique.But it isusually convenient to choose with the consideration of symmetry.晶格和原胞（Lattice & Unit Cell ）6Cubic LatticesQ : How many atoms are there in each of the unit cells?临近原子数最接近原子距离每个原胞所含原子数SC 6a1/8 x 8= 1BCC 81/8 x 8 +1= 2FCC121/8 x 8+1/2 x6 = 4a 23a22Complex LatticesInterpenetrating fcc lattices 金刚石结构（Diamond）: Si, Ge闪锌矿结构（Zinc blende）: GaAs, ZnS78密勒指数（Miller Indices）密勒指数（Miller Indices）表示的晶面-立方体晶格1.注意旋转对称性：比如（100）表示6个晶面。
电场对迁移率的影响在前面的长沟道模型中，假设载流子迁移率是常数。
实际上，V GS 和V DS 分别在沟道中产生纵向电场和沿沟道方向的水平电场，都会对载流子的迁移率产生影响。
低场迁移率（弱场近似）水平电场较小时，载流子迁移率和水平位置无关，称作低场迁移率，。
（体材料）•分析弱场下纵向电场对低场迁移率的影响；•分析水平强电场对迁移率的影响•弱场下纵向电场对低场迁移率的影响前提：载流子速度小于饱和速度（纵向弱场）和体材料中的电子比较：沟道中的电子不仅受到晶格振动、杂质等散射，另外还受到沟道“壁”的散射—导致载流子的平均自由时间减小，迁移率下降。
沟道“壁”的含义：势垒由界面势垒和Si导带势垒构成。
对沟道中的大部分电子，势阱很的散射使得沟道中载。
热运动速度三个方向的平均自由程是相等的。
X方向受到额外的散射对平均自由时间的影响例:假设纵向电场为105V/cm。
电子在一个平均自由程内损失全部动量：由沟道“壁”散射决定的平均自由时间为：X方向最大动能为：因此，最大的平均自由时间为：沟道“壁”散射决定的平均自由时间约为体材料的1/6。
纵向电场对迁移率的影响：•能量相同的载流子在不同纵向电场下平均自由时间不同，电场越大，平均自由时间越短。
（势阱宽度不同）•载流子在YZ平面内的平均自由时间和体材料相同•不同纵向电场下，电子迁移率不同。
电场越强，迁移率越低。
决定沟道纵向电场的因素（电荷）：掺杂浓度、偏置、沟道深度根据实验结果得到的低场迁移率：纵向电场对I-V特性的影响：恒定迁移率：考虑纵向电场影响：忽略沟道电压变化的影响：其中：恒定迁移率和考虑纵向电场后的比较沟道中水平电场对迁移率的影响速度饱和效应—弱场下，载流子的漂移速度随电场增大而增大；电场增大到一定值，漂移速度达到饱和。
原因：随电场增大，散射机制的变化。
沟道中载流子漂移速度的经验公式：例：根据公式7.64：得：对于现代集成电路技术，速度饱和效应尤其显著。
取沟道长度为0.18，漏极电流的变化：m μ非饱和区的I-V特性：对比：速度饱和对I-V特性的影响：•利用沟道宽长比调整I-V 特性；•饱和漏电压的变化：减小。
NFET减小更多。
•沟道宽长比不变的情况下，饱和漏极电流随沟道长度减小如何变化？速度饱和效应的物理本质：问题1：真的是沟道夹断需要的漏电压变小了吗？问题2：漏极电流饱和时，沟道夹断了吗？问题3：速度饱和首先在靠近源端还是漏端出现？问题4：当沟道夹断时，饱和电流是由什么机制决定的？E速度饱和效应是现代集成电路的器件设计和研究中必须考虑的因素！模型和实验结果的对比NFET参数：电源电压：1.8V阈值电压和低场迁移率的测量实际工作中，MOSFET的阈值电压是通过测量而不是计算得到的。
如何从实验数据得到阈值电压？非饱和区漏极电流：，whereV DS很小时，可以忽略速度饱和效应：栅源电压不太大时，漏极电流近似为：对转移特性曲线：斜率为：跨导令：得到截距为：MOSFET 的一级近似认为：只有V GS >V T 时，才能有漏极电流流过MOSFET V GS < V T 时的漏极小电流称为亚阈值电流。
这种近似对大多数实际情况是适用的。
但是在某些应用中，非常小的电流也是不能忽略的（关态电流）。
亚阈值电流（扩散电流为主）：萨方程不适用于亚阈值区的原因： 强反型近似中的关于耗尽层的假定不适用 该假定认为：V GS ≤V T 时，Q n =0。
实际上，Q n 随表面势指数变化。
当栅电压低于阈值电压时，Q n 指数下降，漏极电流也是如此。
强反型时，由于|Q n |数值很大，计算|Q n |时可忽略V GS =V T 时已经出现了的表面电子电荷。
只考虑了漂移电流，未考虑扩散电流 在亚阈值区，扩散电流>>漂移电流。
亚阈值区导电与BJT 中基区的电流传输相似。
下图为ψF<V S< 2ψF时的能带图此时半导体表面弱反型，相当于低掺杂的n型区。
沿沟道方向是n+/n-/n+结构，电流中扩散电流成分远大于漂移电流。
亚阈值电流的形成在亚阈值区，漏极电压几乎全部降落在反向偏置的漏衬结耗尽区上，因此，漏极电流的漂移流部分可以忽略。
另一方面，自由载流子浓度沿沟道方向的梯度相当大，因此，亚阈值电流的主要成分是扩散流，类似于基区均匀掺杂的BJT的基区电流。
栅极电压V G使半导体表面能带弯曲，降低了从源区到沟道区的电子势垒，电子从重掺杂的源区（类似BJT的发射区）注入到p型表面区（类似BJT的基区），大部分注入的电子被漏区收集（类似BJT的集电区)。
•亚阈值区漏极电流随栅压指数变化亚阈值电流为：亚阈值电流分析表征电容分压作用：栅压变化对沟道电压的影响半对数坐标转移特性曲线对于电容分压，可以忽略亚阈值区沟道中的载流子。
电压关系：亚阈值电流栅压摆幅S（亚阈值）定义：电流变化十倍（一个数量级），栅压变化的幅度将亚阈值电流公式代入，得：•利用S可以很方便地看出MOSFET从弱反型过渡到强反型时，电流变化跨越多少个数量级。
•结合栅压摆幅和关态漏电流要求可以作为设计阈电）。
压的依据，进而确定电源电压（5VT影响栅压摆幅的因素：氧化层厚度；衬底掺杂浓度界面陷阱密度MOSFET小尺寸效应—短（窄）沟道效应1、有效沟道长度和漏电压的关系•沟道长度调制效应：时，夹断点向源端移动，导致有效沟道长度减小，输出特性不饱和。
•短沟效应：即使，沟道未发生夹断，有效沟道长度也会随漏电压增大而减小。
有效沟道长度小于源、漏两个冶金结界面之间的距离。
考虑短沟效应后的输出特性饱和前漏极电流大于饱和电流•如果外加漏电压，漏衬结空间电荷区主要向沟道方向扩展，有效沟道长度减小；漏极电流和有效沟道长度成反比，随漏电压增大而增大。
•上述分析对长沟器件中也成立，只是对长沟器件影响很小。
2、阈电压和漏电压的关系—漏场感应势垒下降效应（DIBL）•长沟器件中，漏电压对源端势垒没有影响•短沟器件,漏电压导致源端势垒降低：1）沟道缩短，漏、源耗尽区的相互影响2）V DS增加，漏区发出的电力线的一部分穿透到源区研究方法：二维数值模拟•相同沟道长度下，有效阈电压随漏电压增大而减小；•相同漏电压条件下，有效阈电压随沟道长度减小而减小。
DIBL 效应对MOSFET 特性的影响：V DS 增加导致势垒降低，表面更加反型（沟道更加吸引电子），沟道导电能力增强，等效于有效阈电压的下降。
3、漏源电荷共享效应数值以下时，有效阈电压会随沟道长度的减小而下降。
电荷共享原理：•长沟器件，绝大多数栅极正电荷发出的电力线都终止在反型层的电子和耗尽区内的电离受主；•短沟器件：耗尽区的电离受主有一部分是用来终止源漏的电离施主发出的电力线。
当沟道长度与源漏耗尽区宽度相比拟时，表面耗尽区和源漏耗尽区交界的电离受主只有一部分用来终止栅极正电荷的电力线，因此，栅极正电荷将在反型层感应出更多的电子，表面能带弯曲更多。
导致：1）在相同的栅压下漏极电流变大；2）和长沟器件相比，较低的栅压就可以使半导体表面达到强反型，有效阈电压降低。
交界区的电离受主电荷一部分属于表面耗尽区，一部分属于源漏耗尽区，称为源漏电荷共享。
电荷共享效应随沟道长度减小而增强，有效阈电压也随之减小。
COMPLEMENTARY MOSFETs -CMOSN阱CMOS反相器CMOS ：集成电路中利用NFET 和PFET 构成电路的一种基本单元。
降低直流（静态）功耗•N 阱（P 型衬底）•PFET 做在N 阱内•共输出、输入•衬底和阱形成pn结，总处于反偏。
•输入电压为0时：NFET不导通，PFET导通。
输出电压为V DD，为高电平。
•输入电压为V DD时：NFET 导通，PFET不导通。
输出电压为0 ，为低电平。
直流通路。
负载电容对开关特性的影响：负载电容的来源：引线电容、输出电容等。
是产生动态功耗的主要因素。
分析开关过程对负载电容输出从低到高：对负载电容充电；输出从高到低：负载电容放电。
充放电经过的回路不同。
开关一次，完成一次从电源到地的能量传输：动态功耗等于：现代数字集成电路工作频率很高，因此，动态功耗很大。
减小动态功耗：•降低工作电压：受阈电压摆幅的限制•减小负载电容传输延时（栅延时）定义：输出信号变化为V DD 的50%需要的时间。
包括：上升延时和下降延时。
（负载电容充放电）考虑输出信号从V DD 变到V DD /2，负载电容上电荷变化：传输延时：CMOS 反相器输入高电平后NFET 电流的变化：栅极从低电平切换成高电平，NFET 漏电压为V DD 。
如果饱和漏电压小于V DD /2，在t df 时间内漏极电流不变，得t df 为：同理：传输延时为：MOSFET的小信号等效电路MOSFET的寄生参数R S，R D：串联电阻；R BS，R BD：源漏和衬底之间的电阻；C OS，C OD：交叠电容；C GD，C GS：栅-源、栅-漏电容；C jS，C jD：源、漏和衬底的势垒电容。
小信号等效电路跨导：输出电导：由基本的MOSFET结构图得到小信号等效电路。
本征MOSFET 加上寄生参数。
dsd gs m d v g v g i +=漏极电流（低频）：高频低频和的表达式：考虑速度饱和效应的直流特性：跨导：饱和区的跨导？跨导的含义：单位栅压变化导致漏极电流的变化量。
反映栅压对漏极电流的控制能力。
考虑速度饱和效应后，沟道长度对跨导的影响？和理想情况相比Parameter from Table 7.1考虑速度饱和效应后，跨导仍然和沟道长度有关。
沟道越短，跨导越大，栅压对漏极电流的控制越强。
的放大作用和截止频率：高频时，等效电路如图：输入阻抗不再是无穷大，输入回路存在给电容充放电的电流。
输出回路交流短路时，栅极电流：短路输出电流：截止频率：电流增益等于1时的频率（交流输出短路）。
截止频率：用于信号放大时，MOSFET工作在饱和区，代入饱和区跨导：只考虑速度饱和时截止频率和沟道长度的关系：沟道越短，截止频率越高。
MOSFET SCALINGScaling down (按比例缩小):高速、高集成度、低功耗、低成本。
Dennard在1974 年提出了Scaling down，其指导思想是在MOS 器件内部电场不变的条件下，通过缩小器件的纵向和横向尺寸，同时按同样比例缩小电源电压，由此可大大提高器件的性能。
这种缩小规律以保持器件内部电场强度不变为条件，称为CE(恒场)律。
与原尺寸的器件相比，由于器件内部的电场保持不变，因而不会出现迁移率降低、碰撞电离、热载流子效应等强场效应。
之后还提出了CV(恒压)律，但CV律对电路性能的提高不及CE律，所以CE律应用最为广泛最小沟道长度L min （短沟效应不严重影响器件性能）：Given by Brews. et al:例：设计沟道长度为0.2 的MOSFET ，尽量减小短沟效应。
