《電子技術(shù)應(yīng)用》
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MOS管的幾種效應(yīng)

2017-10-12
關(guān)鍵詞: MOS PN結(jié)

1 溝道長度調(diào)制效應(yīng)(channel length modulation) MOS晶體管中,柵下溝道預(yù)夾斷后、若繼續(xù)增大Vds,夾斷點會略向源極方向移動。導(dǎo)致夾斷點到源極之間的溝道長度略有減小,有效溝道電阻也就略有減小,從而使更多電子自源極漂移到夾斷點,導(dǎo)致在耗盡區(qū)漂移電子增多,使Id增大,這種效應(yīng)稱為溝道長度調(diào)制效應(yīng)。

2 漏極導(dǎo)致勢壘下降(drain induced barrier lowering) 當(dāng)在MOS管的漏極加電壓時,漏極和襯底構(gòu)成的pn結(jié),漏極一側(cè)會出現(xiàn)正電荷堆積,相應(yīng)的,襯底一側(cè)會感應(yīng)出負(fù)電荷,這些負(fù)電荷有助于溝道的形成,因此導(dǎo)致開啟電壓相對減小,這種效應(yīng)稱為漏極導(dǎo)致勢壘下降。

3 襯底電流體效應(yīng)(substrate current body effect) 類似我們常說的雪崩倍增效應(yīng)。先講熱電子,所謂熱電子,是指電子在兩次散射間獲得的能量將可能超過它在散射中失去的能量,從而使一部分電子的能量顯著高于熱平衡時的平均動能而成為熱電子。當(dāng)在MOS管的漏極加很高的電壓,形成強(qiáng)電場的情況下,襯底中的熱電子越過漏極與襯底之間的勢壘進(jìn)入漏極,熱電子與晶格碰撞,產(chǎn)生電子和空穴對,電子流向漏極而空穴流向襯底,形成漏極與襯底之間的電流。如果不斷累積,形成大電流,則稱之為襯底電流體效應(yīng)。通常,在現(xiàn)代工藝的基礎(chǔ)上,當(dāng)Vds上升至1.5~2v時,就有可能出現(xiàn)這個效應(yīng) 這三種效應(yīng)是在不斷增加漏極電壓的情況下逐漸變?yōu)橹鲗?dǎo)效應(yīng)的,通常analog design習(xí)慣應(yīng)用CLM以及DIBL為主導(dǎo)效應(yīng)的區(qū)域,因為在SCBE區(qū)域,輸出電阻將會大大的減小,但實際上目前analog design主要應(yīng)用的還是CLM的區(qū)域。 需要注意的是,在CLM區(qū)域,輸出電阻不是恒定值,而是隨漏極電壓的變化而變化的。

4.MOS晶體管的襯底偏置效應(yīng) 處于反偏的PN結(jié)的耗盡層將展寬。 在實際工作中,經(jīng)常出現(xiàn)襯底和源極不相連的情況,此時,VBS不等于0。由基本的pn結(jié)理論可知,處于反偏的pn結(jié)的耗盡層將展寬。當(dāng)襯底與源處于反偏時,襯底中的耗盡區(qū)變厚,使得耗盡層中的固定電荷數(shù)增加。由于柵電容兩邊電荷守衡,所以,在柵上電荷沒有改變的情況下,耗盡層電荷的增加,必然導(dǎo)致溝道中可動電荷的減少,從而導(dǎo)致導(dǎo)電水平下降。若要維持原有的導(dǎo)電水平,必須增加?xùn)艍?,即增加?xùn)派系碾姾蓴?shù)。對器件而言,襯底偏置電壓的存在,將使MOS晶體管的閾值電壓的數(shù)值提高。對NMOS,VTN更正,對PMOS,VTP更負(fù),即閾值電壓的絕對值提高了。

△VT=±γ√|Vbs| γ為襯底偏置效應(yīng)系數(shù),它隨襯底摻雜濃度而變化,

典型值:NMOS晶體管: 0.7~3.0; PMOS晶體管:0.5~0.7 △VT為閾值電壓變化量。

對PMOS晶體管,取負(fù)值,對NMOS晶體管,取正值。

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