MOS器件物理2
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半二复习笔记1.1MOS结构1.费米势:禁带中心能级(EFi)与费米能级(EF)之差的电势表示2.表面势:半导体表面电势与体内电势之差,体内EFi和表面EFi之差的电势表示3.金半功函数差4.P沟道阈值电压注意faifn是个负值1.3 MOS原理1. MOSFET非饱和区IV公式2. 跨导定义:VDS一定时,漏电流ID随VGS变化率,反映了VGS 对ID 的控制能力3. 提高饱和区跨导途径4.衬底偏置电压VSB>0,其影响5. 背栅定义:衬底能起到栅极的作用。
VSB变化,使耗尽层宽度变化,耗尽层电荷变化;若VGS不变,则反型沟道电荷变化,漏电流变化1.4 频率特性1. MOSFET频率限制因素:①沟道载流子的沟道运输时间(通常不是主要的限制因素)②栅电容充放电需要时间2. 截止频率:器件电流增益为1时的频率高频等效模型如下:栅极总电容CG看题目所给条件。
若为理想,CgdT为0,CgsT约等于Cox,即CG=Cox;非理想情况即栅源、栅漏之间有交叠,产生寄生电容:①CgdT的L为交叠部分长度②CgsT的L为L+交叠部分长度(CgsT=Cgs+Cgsp)。
3. 提高截止频率途径1.5 CMOS1.开关特性2.闩锁效应过程2.1 非理想效应1. MOSFET亚阈特性①亚阈值电流:弱反型态:势垒较低→电子有一定几率越过势垒→形成亚阈值电流②关系式:③注:若VDS>4(kT/e),最后括号部分≈1,IDsub近似与VDS无关④亚阈值摆幅S:漏电流减小一个数量级所需的栅压变化量,S是量化MOS管能否随栅压快速关断的参数。
⑤快速关断:电流降低到Ioff所需VGS变化量小。
因此S越小越好⑥亚阈特性的影响:开关特性变差:VGS=0时不能理想关断;静态功耗增加⑦措施:提高关断/待机状态下器件的阈值电压VT(如通过衬底和源之间加反偏压,使VT增加)、减小亚阈值摆幅2. 沟长调制效应(VDS↑⇒ID↑)①机理理想长沟:L`≈L,导电沟道区的等效电阻近似不变,饱和区电流饱和;实际器件(短沟):L` <L ,导电沟道区的等效电阻减小,ID增加,②夹断区长度③修正后的漏源电流④影响因素衬底掺杂浓度N 越小⇒ΔL的绝对值越大⇒沟道长度调制效应越显著;沟道长度L越小⇒ΔL的相对值越大⇒沟道长度调制效应越显著3. 迁移率变化①概念:MOSFET载流子的迁移率理想情况下:近似为常数;实际受沟道内电场的影响,迁移率非常数。