复旦大学微电子专业工程硕士课程005.pptVIP

第四章　MOS器件基本原理;4.7 沟道迁移率和载流子速度饱和 ;meff;　 载流子速度饱和;;①;4.8 衬底偏置效应与体效应系数 ;当形成沟道区后，整个沟道区是等电位的。表面空间电荷区耗尽层达到最大宽度。衬底半导体自身处于热平衡状态。表面势;当加上衬底反偏压，半导体表面仍存在沟道区的时候，此时衬底处于非热平衡状态，至少在空间电荷区范围，电子的准费米能级比空穴的准费米能级低;在上述情况下，要维持表面沟道的存在，半导体表面势必须达到;其中;除此之外，从;　 体效应系数;体效应系数的大小决定了衬底偏置电压对阈值电压影响的大小。g 主要取决于沟道掺杂浓度和栅氧化层的厚度。;4.9 MOSFET的增量参数;gm 是与MOSFET的放大能力相关的一个交流参数。MOSFET 的电压增益为;线性区跨导 ;VGS-VTH;　MOSFET 的实际跨导;　 输出电导 gD;gD;　 背栅跨导 gmb;VTH 是 MOSFET 模型关键参数之一， 在理论上，定义为当源端表面势达到 2fFp 时所对应的栅偏置电压，或者，是当源端半导体表面处的少子浓度等于平衡多子浓度时所对应的栅偏置电压。其大小取决于栅－衬底功函数差、衬底掺杂浓度、及氧化层厚度。计算公式为;首先应当明确的是， VTH 并不是一个物理量，其更多的意义是MOSFET I－V模型中的一个模型参数，因此对它的确定就和具体的I－V模型联系在一起。;因此，阈值电压的测量也就必然与基于VTH的MOSFET I－V模型联系在一起。;　基于线性区特性的 VTH 测量;　基于线性区增量电导的 VTH 测量;　基于饱和区特性的 VTH 测量;　基于饱和区跨导的 VTH 测量;　Linear Extrapolation of VTH (LE Method);小VDS（=0.1V)下转移特性曲线ID-VGS对应gm最大值点（IDm, VGm）线性外推的方法。 ;　 Secondary Differential Method (SD Method);LE Method的基本考虑是：当以直线拟合线性区跨导随着栅偏压变化的曲线时，使得总的误差积累尽可能地小。;　VTH 的在线估测;　温度对 VTH 的影响;　VTH 的控制和调整;4.11 MOSFET频率特性;电路中的电流与电压等参数均看成是在直流偏置上叠加一个交流小信号。数学表示上为（以电流为例）：;只保留到一阶项，有;跨导在等效电路中的表示;输出电导在等效电路中的表示;背栅跨导在等效电路中的表??;;由于工作在饱和区，;0;　宽带模型;The Cap of the area of field oxide under gate electrode;完整的高频小信号等效电路;MOSFET 的电容模型;注意到;本征栅-源电容;is small usually and ignored in most cases;　最高振荡频率 fm;G;MOSFET的最高振荡频率定义为当输入电流与输出电流幅值相等时所对应的工作频率。;将饱和区跨导带入上式：;①　提高沟道有效迁移率 meff;4.12 MOSFET开关特性