微電子器件(4-5)

1、 只適用于耗盡型只適用于耗盡型 MOSFET，表示當(dāng)，表示當(dāng) VGS = = 0，VDS VDsat 且且恒定時(shí)的恒定時(shí)的 IDsat ，即，即22DSSGSTT22IVVV 表示當(dāng)表示當(dāng) MOSFET 工作于線性區(qū)，且工作于線性區(qū)，且 VDS 很小時(shí)的溝道電阻。很小時(shí)的溝道電阻。當(dāng)當(dāng) VDS 很小時(shí)，很小時(shí)，ID 可表示為可表示為DSTGS2DSDTGSD)(21)(VVVVVVVIS)()(1TGSOXnTGSDDSonVVCZLVVIVR 只適用于增強(qiáng)型只適用于增強(qiáng)型 MOSFET，表示當(dāng)，表示當(dāng) VGS = = 0 ，外加，外加 VDS 后的后的亞閾電流與亞閾電流與 PN 結(jié)反向電流引

2、起的微小電流。結(jié)反向電流引起的微小電流。 表示從柵極穿過(guò)柵氧化表示從柵極穿過(guò)柵氧化 層到溝道之間的電流。柵極電流層到溝道之間的電流。柵極電流 IG極小，通常小于極小，通常小于 10- -14 A 。 上式中與溫度關(guān)系密切的只有上式中與溫度關(guān)系密切的只有 ，1OX2TMSsAFBBSFBOXOX1222QVqNVCCFB12sATFBFB12OXFBBS12sAFB12OXFBBS2 2ddd2ddd2 22d2d2qNVTTTCVqNTCV qENNNqkTkTENNNqkTkTENNNqkTnNqkT2ln2ln2explnlnGVCAGVCAGVCAiAFBVCAFBlnddNNNqkT

3、式中，式中， ，所以對(duì)于，所以對(duì)于 AVCNNN0ddTTV12sATA1CV2OXFBBS2d2lnd2qNVNkTqN NCV 無(wú)論無(wú)論 N 溝道還是溝道還是 P 溝道，溝道， 大約為每度幾個(gè)大約為每度幾個(gè) mV 。 用同樣的方法可以得到用同樣的方法可以得到 P 溝道溝道 MOSFET 的的閾電壓閾電壓與溫度的與溫度的關(guān)系，并且得到關(guān)系，并且得到 ，所以，所以 0ddTTVTVddTTVVCLZTITVVITITIddddddddddTDSOXnnnDTTDnnDD因因 ， ，又已知，又已知 N 溝道溝道 MOSFET 的的 所以所以 的正負(fù)取決于的正負(fù)取決于 ID 的大小，也即（的大小，

4、也即（VGS VT）的大小。）的大小。23nT0ddnT,0ddTTV 2DSDSTGSOXnD21VVVVCLZI 上式中與溫度關(guān)系密切的有上式中與溫度關(guān)系密切的有 VT 與與 。nTIddD(1) 當(dāng)（當(dāng)（VGS VT）較大時(shí)，）較大時(shí)，(3) 令令 ，可解得，可解得, 0ddDTI(2) 當(dāng)（當(dāng)（VGS VT）較小時(shí)，）較小時(shí)，, 0ddDTI0ddDTIDSnTnTGS21ddddVTTVVV 當(dāng)滿足上式時(shí)，漏極電流的溫度系數(shù)為零，溫度對(duì)漏極電當(dāng)滿足上式時(shí)，漏極電流的溫度系數(shù)為零，溫度對(duì)漏極電流無(wú)影響。對(duì)流無(wú)影響。對(duì) P 溝道溝道 MOSFET 也可得到類似的結(jié)論。也可得到類似的結(jié)論。

5、 DDnTnOXDSnddddddIIVZCVTTLT (a) 漏漏 PN 結(jié)雪崩擊穿結(jié)雪崩擊穿 由于在漏、柵之間存在由于在漏、柵之間存在 ，使，使 MOSFET 的漏源擊穿的漏源擊穿電壓遠(yuǎn)低于相同摻雜和結(jié)深的電壓遠(yuǎn)低于相同摻雜和結(jié)深的 PN 結(jié)雪崩擊穿電壓。當(dāng)襯底摻雜結(jié)雪崩擊穿電壓。當(dāng)襯底摻雜濃度小于濃度小于 1016 cm- -3 后，后，BVDS 就主要取決于就主要取決于 VGS 的極性、大小和的極性、大小和柵氧化層的厚度柵氧化層的厚度 TOX 。 2sApt2LqNV (b) 源、漏之間的穿通源、漏之間的穿通12sbiptdA2VVLxqN 略去略去 Vbi 后得后得 可見(jiàn)，可見(jiàn)，L

6、越短，越短，NA 越小，越小，Vpt 就越低就越低 。由于溝道區(qū)摻雜遠(yuǎn)。由于溝道區(qū)摻雜遠(yuǎn)低于源漏區(qū)，所以穿通現(xiàn)象是除工藝水平外限制低于源漏區(qū)，所以穿通現(xiàn)象是除工藝水平外限制 L 縮短的重要縮短的重要因素之一。因素之一。 由于由于 MOS 電容上存貯的電荷不易泄放，且電容的值很小，電容上存貯的電荷不易泄放，且電容的值很小，故很少的電荷即可導(dǎo)致很高的電壓，使柵氧化層被擊穿。由于故很少的電荷即可導(dǎo)致很高的電壓，使柵氧化層被擊穿。由于這種擊穿是破壞性的這種擊穿是破壞性的 ，所以，所以 MOSFET 在存放與測(cè)試時(shí)，一定在存放與測(cè)試時(shí)，一定要注意使柵極良好地接地。要注意使柵極良好地接地。 BVGS 大致正比于柵氧化層厚度大致正比于柵氧化層厚度 TOX ，當(dāng)，當(dāng) TOX = = 150 nm 時(shí)時(shí) ，BVGS 約為約為 75 150 V