半导体物理器件Chapter6节.pptVIP

6.4 实际MOS的电容－电压特性 6.4.3 实际MOS阈值电压和C-V曲线 平带电压 （6-65） （6-66） 阈值电压 第一项是，为消除半导体和金属的功函数差的影响，金属电极相对于半导体所需要加的外加电压； 第二项是为了把绝缘层中正电荷发出的电力线全部吸引到金属电极一侧所需要加的外加电压； 第三项是支撑出现强反型时的体电荷 所需要的外加电压； 第四项是开始出现强反型层时，半导体表面所需的表面势。 6.4 实际MOS的电容－电压特性 ● 学习要求 画出铝－二氧化硅－硅系统的能带图。根据能带图说明（6-56） 了解在二氧化硅、二氧化硅－硅界面系统存在的电荷及其主要性质。 了解平带电压公式（6-58）、（6-64）。 掌握实际阈值电压的公式及各项的意义。 6.5 MOS场效应晶体管 6.5.1 基本结构和工作过程 图6-15 MOSFET的工作状态和输出特性：（a）低漏电压时 6.5 MOS场效应晶体管 6.5.1 基本结构和工作过程 图6-15 MOSFET的工作状态和输出特性：（b）开始饱和 6.5 MOS场效应晶体管 6.5.1 基本结构和工作过程 图6-15 MOSFET的工作状态和输出特性：（c）饱和之后 6.5 MOS场效应晶体管 6.5.2 静态特性 图6-16 N沟道MOS晶体管 6.5 MOS场效应晶体管 6.5.2 静态特性 1、线性区 在下面的分析中，采用如下主要假设： （1）忽略源区和漏区体电阻和电极接触电阻； （2）沟道内掺杂均匀； （3）载流子在反型层内的迁移率为常数； （4）长沟道近似和渐近沟道近似，即假设垂直电场和水平电路是互相独立的。 6.5 MOS场效应晶体管 1、线性区 感应沟道电荷： （6-68） （6-69） （6-70） （6-67） 漂移电子电流 （6-70）式称为萨支唐（C.T. Sah）方程。是描述MOSFET非饱和区直流特性的基本方程。 6.5 MOS场效应晶体管 例题： 采用6.4节例题中的MOS结构作为一个MOSFET。已知下列参数： ， 。计算 和 时的 。 解：由于在6.3节中给出 将此值代入（6-70）并令 得 将 代入上式 6.5 MOS场效应晶体管 考虑到沟道电压的作用 于是 6.5 MOS场效应晶体管 图6-17 式（6-70）和式（6-72）的比较 6.5 MOS场效应晶体管 2、饱和区 假设在L点发生夹断， 则 （6-73） （6-74） 把式（6-73）代入式（6-70）得 此式在开始饱和时是有效的。超过这一点，漏极电流可看作是常数。 6.5 MOS场效应晶体管 2、饱和区 图6-18 N沟道MOSFET的电流?电压特性 6.5 MOS场效应晶体管 ● 学习要求 画出结构示意图说明了MOS场效应晶体管工作原理。 导出萨支唐方程（6-70）。 导出漏电流修正为公式（6-72）。 说明夹断条件（6-73）的物理意义。 导出饱和区I－V特性公式（6-74）。 6.6 等效电路和频率响应 （6-76） （6-75） 1、线性导纳 （6-77） 对式（6-70）求导数，得导纳 线性区的电阻，称为开态电阻，或导通电阻，可用下式表示 6.6 等效电路和频率响应 1、线性导纳 图6-19 MOSFET中沟道导纳与的对应关系 6.6 等效电路和频率响应 2、跨导 （6-79） （6-78） （6-80） 在假设 为常数时才成立，饱和区跨导 的表示式和线性区导纳 的相同 线性区：对式（6-70）求导 饱和区：对式（6-74）求导 6.6 等效电路和频率响应 （6-81） 3、饱和区的漏极电阻 饱和区漏极电阻可以用作图法从漏极特性中求得。 图6-20 MOS晶体管的小讯号等效电路。 6.6 等效电路和频率响应 栅极电容： 截止频率： （6-82） 为了提高工作频率或工作速度，沟道长度要短，载流子迁移率要高。 4、截止频率 定义为输出电流和输入电流之比为1时的频率，即当器件输出短路时，器件不能够放大输入信号时的频率。 6.6 等效电路和频率响应 ● 学习要求 理解交流小信号参数并导出公式（6-76）、（6-79）、（6-80）线性导纳、导通电阻、线性区跨导、饱和区跨导、饱和区的漏极电阻和栅极电容。 了解交流等效电路图6-20。 了解截止频率，指出提高工作频率或工作速度的途径。 6.8 MOS场效应晶体管的类型 按照反型层类型的不同，MOSFET可分四种不同的基本类型 N沟MOSFET： 若在零栅压下沟道电导很小，栅极必须加上正向电压才能形成