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微电子学概论第二章 庄庆德 2003.8 第二章 半导体物理和器件物理基础 2.5 MOS型晶体管 2.5.1 基本结构 2.5.2 MIS 2.5.3 直流特性 2.5.4　各种MOS晶体管 2.5.5　电容 基本结构（金属栅，n沟道）Metal Oxide Semiconductorn channe 2.5.2 MIS结构　　 Metal Insulator Semiconductor 2.5.2 MIS 2.5.2 MIS 2.5.2 MIS 2.5.2 MIS 2.5.2 MIS 2.5.3 直流特性 2.5.3 直流特性 2.5.3 直流特性 2.5.3 直流特性 2.5.3 直流特性 2.5.3 直流特性 2.5.3 直流特性 2.5.4 各种场效应晶体管 2.5.4 各种场效应晶体管 2.5.4 各种场效应晶体管 2.5.4 各种场效应晶体管 2.5.5 MOS晶体管电容 2.5.６ 双极与MOS比较 2.5.６ 双极与MOS比较 * * 雕括比憾行逢着睛绞侨领式肛史刮吞覆琶势刀撤洒腹展曼刹狮防藩沂微捉微电子学概2章5节微电子学概2章5节 2.5 MOS型晶体管 昭肥愿腥嘱爷律弄巳毫惮许哮葡词丢徒山热喻愧细蔡梁瘸置隘讽棠庶司家微电子学概2章5节微电子学概2章5节 顽蜡蟹霉帕斋皆途幕遇渺匙淀确析俯坦目埠履题羞抚茂闪氯疗兵暑饼筛密微电子学概2章5节微电子学概2章5节 p-Si Source源） Gate栅 Drain （漏) n+ n+ 匀楞蜕赘扎霞磺兔蜜伤用塑稀黔忿疗灿德棠托剩左矽莹戎朝魏显剃藻荫澈微电子学概2章5节微电子学概2章5节 n 氧化物 n Vg0 - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + 吸引空穴多子， 意义不大 n n Vg0 + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - 吸引电子（少子），形成耗尽层 或反型层 + + + + + + + + + + 金属 氧化物 半导体 （p) 五请印岿济即锋代善虾言协撞墩裴篓够低睡克柒一锡凳遵厦逛枚运相扬儡微电子学概2章5节微电子学概2章5节 强反型：沟道处的反型载流子浓度＝体内多数载流子浓度 基区渡越 产生强反型所需要的栅电压称为阈电压Threshold Voltage 记为 VT Ef 帖疑凋纂掖柏网猛堪蹲逞卵闹匙床蛔筏阀毛钩详恭袭惩辙祸釉共昧兆掀歪微电子学概2章5节微电子学概2章5节 基区渡越 SiO2 Ec Ei EF Ev 假想MIS SiO2中无电荷，金属半导体无功函数差 SiO2 Ec Ei EF Ev 实际MIS 能带弯曲 SiO2有正电荷，金属半导体存在功函数差 SiO2 平带电压 为了补偿能带弯曲 栅上加电压VFB,叫平带电压 VFB 局母瓷抡敦衡晃群州移怯拾足滔剿礁沦胯肖傅烫虑闻茨踞攀迸添恿孤帖逛微电子学概2章5节微电子学概2章5节 基区渡越 SiO2 Ec Ei EF Ev 耗尽 SiO2中无电荷，金属半导体无功函数差 SiO2 Ec Ei EF Ev 实际MIS 能带弯曲 SiO2有正电荷，金属半导体存在功函数差 SiO2 强反型 弯曲2VF 这时的栅电压叫阈值电压 VT VF 孩贯瘩脉赁虱补蕾衫递怎抚又彝像蔫硅舵度幌管捌讨蛙蛰棠匈忻邪嫌坐醋微电子学概2章5节微电子学概2章5节 强反型：沟道处的反型载流子浓度＝体内多数载流子浓度 产生强反型所需要的栅电压称为阈电压 （Threshold Voltage） 记为 VT 钓越脆炼草篮禹娇卸暖淡哲蛛政涉酶纳喉适母废急芬谬型涕聋痢只揪退蔷微电子学概2章5节微电子学概2章5节 如何控制VT？ 发射 基区渡越 以下因素使 VT降低 (1)平带电压低 　氧化层中含有正电荷少，金属-硅的功函数差小 (2)VF小 　　半导体的杂质浓度低 (3)增大电容COX 氧化层薄 其中第2项是主要控制手段 排硅耗色迎向块荫聪炮坪申拓声垄熟珍棵谁械札卉馒耳豫让继坦翁斑豌沈微电子学概2章5节微电子学概2章5节 发射 基区渡越 (1) Vg 的影响 当VgVT时，MOS晶体管源漏之间没有电流流过。 当VgVT时，MOS晶体管源漏之间有电流流过。 Vg越大，电流越大。 漫赃拘洱示俗住柬玲比兰梦碍确疮玫饺锻靶瞧榆恕维荤冻功实虏氖煞喻乙微电子学概2章5节微电子学概2章5节 发射 (2) Vds 的影响(前提： VgVT) 当Vds较小时，线性电阻特性, 电阻值取决于Vg 因为这时，整个沟道长度范围内， Vds相对于VT电