MOSFET_2_清华大学半导体物理与器件.pdf

2. MOSFET的小信号等效电路 MOSFET的速度受到的限制： (1) 渡越时间限制，即电荷沿沟道输运需要的时间； (2) 由于器件本身的结构决定了存在本征电容(参见 小信号模型) ，这些电容的充放电需要时间。 (3) 寄生电容的充放电。这些寄生电容存在于本征器 件外部，模拟这些时间效应，通常需要在器件外部 电路节点上加上一些电路元件。 本征MOST的速度与偏置有关。只考虑饱和区， 因为大多数情况下，MOST工作在饱和区。 首先求出沿沟道方向的电场E(y ) 。利用公式(1) y V y ( ) I dy μ WC ⎡V =−V −V y ⎤dV ∫0 D n OX ∫0 ⎣ GS T ( )⎦ 54 假设阈值电压与y 无关，积分并求出V(y ) 2 2I D y V y V V V V =− − − − ( ) ( GS T ) ( GS T ) μ WC n OX dV y V −V ( ) ( GS T ) 1 ℰ y =− =− ( ) dy 2L 1−y L 沿沟道的渡越时间为 2 L 1 L 1 4 L ttr ∫0 dy −∫0 dy v μ y 3 μ V −V y n ℰ( ) n ( GS T ) 分析：尽管上述渡越时间ttr 的分析包含了很多近似，也 没有考虑速度饱和的影响，但是计算得到的沟道渡越时 间远小于实际的MOSFET 电路中最快的开关时间。 结论：实际MOSFET 的速度与沟道渡越时间的关系不 大，而主要取决于电容的充放电时间( 包括本征电容和 寄生电容) 。 55 MOSFET小信号等效电路 • CGSO ，CGDO — 栅源、 栅漏覆盖电容 • CGS — 栅极-源端沟道 电荷之间的电容 • CGD — 栅极-漏端