n-通道增強型MOSFET.pptVIP

* 基本結構 (n-通道 增強型 MOSFET)： ?空乏型與增強型MOSFETs 結構之主要差異 － 汲極與源極端子間(n-型摻雜區域間) 缺乏通道。SiO2層 將閘極金屬層 與 汲極至源極間的區域 隔開，且現在 僅與一段p-型材料 隔開。§ 6-8 增強型 MOSFET *轉移曲線 並不由 蕭克萊方程式 所定義。ID 保持截止 而直到 VGS 達到某特性值 才導通。(n-通道裝置→VGS 0) 金屬 接點 無通道 n-型摻雜區域 (Sub Strate) 基體 p-型基體 有時內↓s 矽基板 SS n-型摻雜區域 * 基本操作： (n-通道 增強型 MOSFET)(1)VGS = 0，VDS 0，且SS端接S端＝?n-型區域與p-型基體間形成兩個逆向偏壓之p-n接面＝?阻止汲極與源極間電流流通＝? ID = 0A(2)VT VGS 0V，VDS 0VVG ,VD VS (G正電位)①p-型基體之電洞沿著SiO2層邊緣離開→缺乏電洞之空乏區②電子(少數載子)被吸引至正閘極並靠近SiO2層表面之區域累積∴VGS↑→近SiO2層表面電子濃度↑(3)VGS ≧VT 0V，VDS 0V電子濃度↑至 感應n-通道D -S 間電流流通 ? ID ? § 6-8 增強型 MOSFET 通道 電子被吸引至正閘極(感應 n-通道) 缺乏p型載子(電洞)區域 絕緣層電洞被正閘極所排斥 (VGS 0) 註：臨限電壓VGS (Th) 或VT *(4)VGS VT 且固定，VDS↑0VID 終達 飽和值原因：ID 平坦化 由於 感應通道之D端通道變窄之 夾止過程。說明：0 VDG↑=VDS↑小－VGS(定值)大VGD↓ 0感應通道電子之吸引力↓有效通道寬度↓夾止 特性： (n-通道 增強型 MOSFET)”增強型”名稱由來：因VGS =0V 時通道不存在，需外加VGS 0V 電壓而“增強”謂之。”增強區 “ 為唯一操作模式。 § 6-8 增強型 MOSFET夾止(開始) p-型基體空乏區 (VGS VT 且定值) (VDS↑0V)VDS sat 與VGS 關係：VDS sat↑＝VGS↑－VT (定值)VGS VT ?ID = 0mA (圖VT =2V)VGS ≧VT 時，ID 與 VGS 之 非線性關係：ID ＝k (VGS－VT )2，其中，k 項為一常數，是與裝置結構有關。ID (on)與VGS (on)為裝置特性曲線上某一特殊點。 * § 6-8 增強型 MOSFET 已知 ID (on)=10mA，VGS (on)=8V將 VGS =4V 代入ID = 0.278 × 10-3 (VGS－2V )2= 0.278 × 10-3 (4V－2V )2= 0.278 × 10-3 × 4= 1.11mA VDS sat 之軌跡 操 作 區 * § 6-8 增強型 MOSFET 轉移 (輸出入關係) 特性曲線： 汲極特性曲線 畫出 轉移曲線(1) VGS VT ? ID = 0mA(2) 對 n-通道 (感應)裝置 而言，VGS ≧VT 0 ? ID 0(3) 僅用到 飽和值(4) 操作區域 被限制於 VDS VDS sat圖解法 操 作 區 * § 6-8 增強型 MOSFET 利用 特定 k 與 VT 值 畫出 轉移曲線∵k = 0.5×10-3；VT = 4V ?汲極電流方程式 ID = 0.5×10-3(VGS －4V )2(a) 在VGS = 0 ~ 4V 畫出 ID = 0mA 之水平線。 (因VGS ≦VT ?ID = 0mA)(b) 將 VGS VT 值 代入 ID 方程式。 (例：VGS = 5V)ID = 0.5×10-3(5V－4V )2 = 0.5mA(c) 代入 其他 VGS = 6V,7V,8V 值 ?ID = 2mA,4.5mA,8mA * p-通道 增強型 MOSFET： (與 n-通道 比 )(a) 結構相反，即有 n-型基體 且D 與 S 連接處 為 p-型區域。所有 電壓極性 與 電流方向 均相反。(b) VGS 之變號 將導致 轉移特性 (對於ID 軸) 鏡像反射。VDG (p3)、VDS sat , ID , k (p4) 方程式 仍可適用。 § 6-8 增強型 MOSFET 結構 轉移特性曲線 汲極特性曲線 VGS ≦VT 愈負 → ID↑ VGS 愈負 → ID↑ * 符號： ?符號 反映 裝置之真實結構。D-S 間 虛線 反映 無偏壓情況下 通道不存在。(此為 空乏型 與 增強型 符號差異)每種型態的通道 有 兩種符號，此反映某些情況下 基體可外接。 § 6-8 增強型 MOSFETn-通道p-通道 * 規格