§4-4MOSFET的亞閾區(qū)導(dǎo)電PPT課件

1、 本節(jié)以前的漏極電流公式只適用于本節(jié)以前的漏極電流公式只適用于 VGS VT ，并假設(shè)，并假設(shè)當(dāng)當(dāng) VGS VT 時(shí)時(shí) ID = 0 。但實(shí)際上當(dāng)。但實(shí)際上當(dāng)VGS VT 時(shí)，時(shí)， MOSFET仍能微弱導(dǎo)電，這稱(chēng)為仍能微弱導(dǎo)電，這稱(chēng)為 亞閾區(qū)導(dǎo)電亞閾區(qū)導(dǎo)電 。這時(shí)的漏極電流稱(chēng)為。這時(shí)的漏極電流稱(chēng)為 亞閾電流亞閾電流 ，記為，記為 ID sub 。 定義：定義： 使硅表面處于本征狀態(tài)的使硅表面處于本征狀態(tài)的 VGS 稱(chēng)為稱(chēng)為 本征電壓本征電壓 ，記，記為為Vi 。當(dāng)。當(dāng)VGS =Vi 時(shí)，表面勢(shì)時(shí)，表面勢(shì) ，能帶彎曲為，能帶彎曲為 ，表面處于本征狀態(tài)。表面處于本征狀態(tài)。FBSFBq1、弱反型、弱

2、反型 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，表面即處于時(shí)，表面即處于 弱反型弱反型 ，反型層中的少子（電子）濃度介于本征濃度與襯底，反型層中的少子（電子）濃度介于本征濃度與襯底平衡多子濃度之間。平衡多子濃度之間。FBSFBTGSiVVV2時(shí)，2、亞閾電流、亞閾電流 ID sub 在亞閾區(qū)，表面弱反型層中的電子濃度較小，所以漂移電在亞閾區(qū)，表面弱反型層中的電子濃度較小，所以漂移電流很??；但電子濃度的梯度卻很大，所以擴(kuò)散電流較大。因此流很??；但電子濃度的梯度卻很大，所以擴(kuò)散電流較大。因此在計(jì)算在計(jì)算 ID sub 時(shí)只計(jì)入擴(kuò)散電流而忽略漂移電流。時(shí)只計(jì)入擴(kuò)散電流而忽略漂移電流。dydnqDJnDsubdydnZbqDInDs

3、ubLLnnZbqDn)()0(kTqnkTqEEnkTEEnNBsisiFiisFiexpexpexp)0( )( )expexpexpFisiFisDisBDiEELn LnkTEEqqVnkTqVnkT 上式中，上式中， 為溝道耗盡區(qū)的勢(shì)壘電容，即：為溝道耗盡區(qū)的勢(shì)壘電容，即：)(SDCOXSDCCn)(1 由于由于 可取為可取為 。SFBSFB,2FB5.1 經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算后，經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算后， ID sub 可表示為：可表示為：kTqVnVVkTqCqkTLZIDSTGSSDnDsubexp1exp)(2212)(SsASDqNC 以及：以及：。即ASDNC,)(OXOXTC即, 對(duì)對(duì)

4、ID sub 的討論：的討論： ID sub 與與 VGS 之間為指數(shù)關(guān)系。之間為指數(shù)關(guān)系。 定義定義 柵源電壓擺幅柵源電壓擺幅S 為亞閾區(qū)轉(zhuǎn)移特性半對(duì)數(shù)斜率的倒數(shù)，為亞閾區(qū)轉(zhuǎn)移特性半對(duì)數(shù)斜率的倒數(shù)，即：即： VDS = 0 時(shí)時(shí)ID sub = 0， VDS 增大時(shí)增大時(shí)ID sub 增大增大, 但當(dāng)?shù)?dāng) 后，后，ID sub 變得與變得與VDS 無(wú)關(guān)，即無(wú)關(guān)，即 ID sub 對(duì)對(duì)VDS 而言會(huì)發(fā)生飽和。而言會(huì)發(fā)生飽和。qkTVDSqkTCCqnkTIddVSOXSDDsubGS)(1)(ln S 的意義是：使的意義是：使 IDsub 擴(kuò)大擴(kuò)大 e 倍所需的倍所需的VGS 的增量。對(duì)于作為

5、的增量。對(duì)于作為開(kāi)關(guān)管使用的開(kāi)關(guān)管使用的MOSFET，希望，希望 S 值要小。減小值要小。減小 S 的措施：的措施：kTqVnVVkTqCqkTLZIDSTGSSDnDsubexp1exp)(2211)(2TGSDsatVVI (1) 聯(lián)立方程法聯(lián)立方程法 將測(cè)量獲得的將測(cè)量獲得的 作為已知數(shù)，通作為已知數(shù)，通過(guò)求解上述聯(lián)立方程，可解出過(guò)求解上述聯(lián)立方程，可解出 和和 VT 。2211DsatGSDsatGSIVIV和、 3、VT 的測(cè)量的測(cè)量222)(2TGSDsatVVI211212GSGSGSGSGSTVVVVVV）（ 通常令通常令 ID sat 2 = 4 ID sat 1 ，則，則

6、： (2) 法法DsatIGSV 由由 可知可知 ， 與與 為線(xiàn)性關(guān)系。為線(xiàn)性關(guān)系。測(cè)量測(cè)量MOSFET在飽和區(qū)的在飽和區(qū)的 關(guān)系并繪成直線(xiàn)，其在關(guān)系并繪成直線(xiàn)，其在橫軸上的截距即為橫軸上的截距即為 VT ，如下圖所示：，如下圖所示：22TGSsatDVVIDsatIGSVDsatIGSVDsatI1DsatI2DsatIGSV2GSV1GSVTV2斜率0 但此法的誤差較大，特別是對(duì)但此法的誤差較大，特別是對(duì) 值不同而其它方面全部相值不同而其它方面全部相同的同的 MOSFET 會(huì)測(cè)出不同的會(huì)測(cè)出不同的 VT 值。值。 (3) 法法A1 類(lèi)似于測(cè)量類(lèi)似于測(cè)量 PN 結(jié)的正向?qū)妷航Y(jié)的正向?qū)妷?VF 或擊穿電壓或擊穿電壓 VB ，將，將漏極電流達(dá)到某一規(guī)定值漏極電流達(dá)到某一規(guī)定值 IDT 時(shí)的時(shí)