微电子器件（4-2）.pptVIP免费

4.2MOSFET4.2MOSFET的阈电压的阈电压定义：定义：使栅下的硅表面处开始发生强反型时的栅电压称为阈电压阈电压（或开启电压开启电压），记为VVTT。定义：定义：当硅表面处的少子浓度达到或超过体内的平衡多子浓度时，称为表面发生了强反型强反型。在推导阈电压的表达式时可近似地采用一维分析，即认为衬底表面下耗尽区及沟道内的空间电荷完全由栅极电压产生的纵向电场所决定，而与漏极电压产生的横向电场无关。4.2.1MOS4.2.1MOS结构的阈电压结构的阈电压本小节推导P型衬底MOS结构的阈电压。上图中，AFPiFi1ln0NkTEEqqn1、理想MOS结构（金属与半导体间的功函数差MS=0，栅氧化层中的电荷面密度QOX=0）当VG=0时的能带图称为PP型衬底的费米势型衬底的费米势。上图中，S称为表面势表面势，即从硅表面处到硅体内平衡处的电势差，等于能带弯曲量除以q。2、实际MOS结构（MS<0，QOX>0）当VG=0时的能带图Sq3、实际MOS结构当VG=VFB时的能带图当时，可以使能带恢复为平带状态，这时S=0，硅表面呈电中性。VVFBFB称为平带电压平带电压。COX代表单位面积的栅氧化层电容，，TOX代表栅氧化层厚度。OXOXMSFBGCQVVOXOXOXTC4、实际MOS结构当VG=VT时的能带图要使表面发生强反型，应使表面处的EF-EiS=qFP，这时能带总的弯曲量是能带总的弯曲量是22qqFPFP，表面势为，表面势为SS==S,invS,inv==22FPFP。。外加栅电压超过VFB的部分（（VVGG--VVFBFB））称为有效栅有效栅电压电压。有效栅电压可分为两部分：降在氧化层上的VOX与降在硅表面附近的表面电势S，即VG–VFB=VOX+S表面势S使能带发生弯曲。表面发生强反型时能带的弯曲量是2qFP，表面势为2FP，于是可得VT–VFB=VOX+2FPVVTT==VVFBFB++VVOXOX+2+2FPFP上式中，QM和QS分别代表金属一侧的电荷面密度和半导体一侧的电荷面密度，而QS又是耗尽层电荷QA与反型层电荷Qn之和。,OXSOXMOXCQCQV-QAQM-QnCOX-QSP可得MOS结构的阈电压为FPOXFPAOXOXMST2)2(CQCQV再将和上式代入VVTT==VVFBFB++VVOXOX+2+2FPFP中，OXOXMSFBCQV关于QA的进一步推导在以后进行。作为近似，在强反型刚开始时，可以忽略Qn。QA是S的函数，在开始强反型时，QA(S)=QA(2FP)，故得OXFPAOXSOX)2(CQCQV11、阈电压一般表达式的导出、阈电压一般表达式的导出MOSFET与MOS结构的不同之处是：a)栅与衬底之间的外加电压由VG变为(VG-VB)，因此有效栅电...