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文檔簡介

IntroductiontoMicroelectronicsThirdEdition《微電子概論》（第3版）郝躍賈新章史江一目錄1.約定與假設2.6.3MOSFET直流特性定量分析2.ID-VDS特性定量分析1.約定與假設

①溝道電流沿溝道方向一維流動取溝道源端作為一維X坐標原點

②溝道電流為多子漂移電流，載流子遷移率為常數

③柵氧為理想絕緣材料柵與溝道之間電流=01.約定與假設

④

緩變溝道近似：表面溝道中垂直方向電場（取決于VG）遠大于產生溝道漂移電流的水平方向電場（取決于VDS）。因此溝道可動面電荷密度Qn(x)=COX(VGX-VT)沿X方向“緩變”。說明：記溝道中多子電子濃度分布為n(x)，則溝道中可動面電荷密度可表示為：Qn(x)=en(x)h(x)式中h(x)為X處導電溝道的厚度。2.非飽和區

ID-VDS特性定量分析

(1)基本關系式

溝道中x到x+dx一段壓降為dV=IDdR(x)Qn(x)=COX(VGX-VT)Qn(x)=en(x)h(x)

(1)基本關系式2.非飽和區

ID-VDS特性定量分析可以將μCox用參數KP表示，稱為跨導參數KP=μCox則有：

(1)基本關系式2.非飽和區

ID-VDS特性定量分析KP是Spice軟件中的一個模型參數

(2)討論：線性區情況若VDS<<VDsat=VGS-VT

得

ID與VDS成正比，故稱為線性區。2.非飽和區

ID-VDS特性定量分析飽和區電流保持漏端剛夾斷時，即VDS=VDsat時的非飽和區電流不變，因此將非飽和區電流表達式中的VDS代為VDsat=VGS-VT得因此飽和區電流表達式為：3.飽和區

ID-VDS特性定量分析

(1)基本關系式2.ID-VDS特性定量分析

(2)飽和電流的控制①增大跨導參數KP②通過工藝控制減小閾值電壓VT采用遷移率高的半導體材料。減小氧化層厚度或者采用高k介質，增大柵氧電容COX。③版圖設計：控制柵極尺寸的寬長比(W/L)。其中溝道長度L主要取決于工藝水平，所以主要改變柵的寬度W。對于電流較大的器件，版圖中其寬長比值（W/L）可能很大。2.ID-VDS特性定量分析

(3)考慮溝道調制效應的影響若引入溝道長度調制系數λ≡ΔL/（LVDS），代表單位漏源電壓引起的溝道長度的相對變化率。則得飽和區中的電流表達式為

溝道

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