目錄1．亞閾電流2.6.7影響MOSFET特性的非理性因素2．溝道長度調制效應3．表面遷移率4．速度飽和效應3．表面遷移率(1)溝道電場對載流子運動的影響表面溝道中的電場實際包括由VDS形成的沿溝道方向的電場以及由VG形成的與溝道垂直方向電場分量。

因此載流子除了在溝道方向電場作用下漂移運動形成電流ID外，還受到與溝道方向垂直的電場作用要向表面運動。3．表面遷移率(1)溝道電場對載流子運動的影響載流子在溝道表面與柵介質的界面處發生碰撞，改變運動方向。因此，載流子在從源向漏運動的軌跡如圖所示。由于頻繁受到碰撞，導致其平均自由程明顯小于半導體內部載流子的平均自由程，因此，溝道中的載流子遷移率（又稱為表面遷移率）明顯低于半導體內部載流子的遷移率。3．表面遷移率(2)表面遷移率定量表征顯然，表面遷移率（記為μeff）與垂直方向的電場分量大小密切相關。一組實驗測量結果表面，表面遷移率μeff隨著溝道中所有載流子受到的垂直方向電場的平均值Eeff的增大而明顯減小。3．表面遷移率(2)表面遷移率定量表征表面遷移率μeff與垂直方向電場平均值Eeff的關系可近似表示為式中

μ0和E0為實驗曲線的擬合參數μ0稱為低場遷移率

E0是表征遷移率退化的臨界電場3．表面遷移率(3)描述表面遷移率的模型參數基于實驗結果，Spice軟件中采用的表面遷移率模型為：

模型中包括三個模型參數：

U0和Ucrit分別對應μ0和E0為了適應一般情況，將實驗結果表達式中的指數項(1/3)用模型參數Uexp表示，稱為遷移率退化指數。4．速度飽和效應(1)速度飽和現象

VDS較低時，溝道中載流子漂移速度與溝道方向電場成正比，比例系數就是表面遷移率μeff

。若VDS較高，使得溝道方向電場達到104V/cm時，表面溝道中載流子漂移速度將不再隨著電場的增強而增加，達到飽和漂移速度vSat。電子的vSat為(6~10)×106

cm/s，空穴的vSat為(4~8)×106

cm/s4．速度飽和效應(2)考慮速度飽和的遷移率模型目前有多種模型統一描述表面漂移速度與溝道方向電場的關系。

下式是使用較多的一種，適用于較大電場范圍內的遷移率大小。采用上述遷移率表達式，則任何電場下的載流子漂移速度均表示為：v=μ×E4．速度飽和效應(2)考慮速度飽和的遷移率模型若電場較弱，μeffE?vsat，則μ＝μeff，

漂移速度v＝μeffE，即漂移速度與電場成正比。若電場較強，使得μeffE?vsat，則μ＝vsat/E，

得漂移速度v＝μE＝vsat，為飽和漂移速度與漂移速度隨電場強度變化關系一致v=μ×E遷移率模型適用性的解讀：4．速度飽和效應(3)速度飽和對IDS的影響但是如果在這區域的某個VDS下，載流子漂移速度達到飽和，則IDS將隨之達到飽和，使得這時實際的飽和電壓低于不考慮速度飽和時的夾斷電壓(VGS-ＶＴ)，相應的飽和電流也必然減小。在MOS器件的線性區和過渡區，IDS隨著VDS的增大而增大推導可得，如果記速度飽和時的電場為ESat，則考慮速度飽和后的“飽和”電壓和飽和電流分別為：4．速度飽和效應(3)速度飽和對IDS的影響例：已知器件XSiO2=20nm，W=50μm，L=0.5μm，VT=0.7V。

計算VG=3V、VD=1.5V偏置下的電流。解：由上式計算得VDsat=0.98V，小于VD=1.5V，因此處于飽和區

采用上述速度飽和情況下的IDsat計算式，得IDsat=9mA

若不考慮速度飽和，由長溝模型，得VDsat=V