場效應(yīng)晶體管深入

1、1會計學(xué)場效應(yīng)晶體管深入場效應(yīng)晶體管深入6.1 非理想效應(yīng)6.1.1 亞閾值電導(dǎo) 理想和實際電流電壓特性DSTGSoxnDVVVLCWI)( 弱反型時的能帶圖fpsfp2kTeVsubIGSDexp)(6.1.1 亞閾值電導(dǎo)（a）n溝道MOSFET（b）堆積模式（c）弱反型模式（d）反型模式6.1.2 溝道長度調(diào)制效應(yīng)DDILLLI 漏電流反比于溝道長度溝道長度受漏源電壓調(diào)制)(2satDSDSsatassatVVeNL6.1.3 遷移率的變化3/100EEeffeff遷移率隨柵壓變化（速度飽和） 溝道中載流子的表面散射xeffdEvconstsatvd)(nSDseffQQE(max)16.

2、1.4 速度飽和增大電場載流子速度將達(dá)飽和短溝道器件速度飽和效應(yīng)更顯著2/121sateffeffvE2)(2)(TGSoxnDVVLCWsatIsatTGSoxDvVVWCsatI)()(6.1.5 彈道輸運(yùn)長溝道表面散射短溝道彈道輸運(yùn)LclL 溝道長度小于碰撞自由程：（亞微米）6.2 MOSFET按比例縮小理論恒定電場縮小器件尺寸和電壓等比例縮??；電場（水平和垂直）保持不變。（a）初始NMOS晶體管（b）縮小后的NMOS晶體管7 . 0kaDbisDeNVVx)(2漏極耗盡區(qū)寬度單位溝道寬度漏電流2)(2)(TGSoxoxnDVVLtWsatI恒定電場縮小器件尺寸縮??；電場和功率密度不變。

3、器件電流、電壓和功耗縮小；器件響應(yīng)速度提高。閾值電壓（一級近似）l閾值電壓（NMOS）l最大耗盡區(qū)電荷pfFBOXSDTPVCQV2(max)pfFBOXfpasTPVCeNV2)2(2dTaSDxeNQ(max)OXssmsFBCQV閾值電壓不按比例因子縮小平帶電壓不按比例因子縮小全部按比例縮小理論l恒定電場按比例縮小的問題：閾值電壓不按比例因子縮小亞閾值電流不按比例因子縮小外加電壓將降低l提高電場帶來的問題：功率密度增大溫度升高，可靠性降低氧化層的絕緣性下降（擊穿、隧穿、熱電子效應(yīng)）l解決辦法：增加電場，提高電壓l解決辦法：全部按比例縮小6.3 閾值電壓的修正短溝道效應(yīng)l長溝道器件l短溝道

4、器件短溝道效應(yīng)l長溝道器件耗盡區(qū)電荷全部受柵壓控制l短溝道器件受柵壓控制的電荷減少l受柵壓控制的電荷減少將導(dǎo)致閾值電壓的變化121jdTjOXdTaTrxLrCxeNV窄溝道效應(yīng)l溝道邊緣有受柵壓控制的附加電荷區(qū)l附加的空間電荷將導(dǎo)致閾值電壓的變化WxCxeNVdTOXdTaT2/修正因子6.4 附加電學(xué)特性*柵氧化層擊穿溝道雪崩擊穿寄生晶體管擊穿漏源穿通效應(yīng)場效應(yīng)晶體管的擊穿：6.5 結(jié)型場效應(yīng)晶體管*lJFET概念電導(dǎo)調(diào)制多數(shù)載流子工作單極晶體管lpn結(jié)JFETn溝道JFETp溝道JFETn溝道比p溝道工作頻率高6.5 結(jié)型場效應(yīng)晶體管*JFET工作原理：低漏源電壓溝道相當(dāng)于電阻；漏電壓增加，空間電荷區(qū)擴(kuò)展，溝道電阻增大；空間電荷區(qū)擴(kuò)展到整個溝道夾斷，電流飽和。6.6 高電子遷移率晶體管*量子阱結(jié)構(gòu)二維電子氣：來自高摻雜半導(dǎo)體區(qū)域；位于低摻雜半導(dǎo)體區(qū)域；降低了雜質(zhì)散射；增大了電子遷移率。6.6 高電子遷移率晶體管*量子阱結(jié)構(gòu)多層膜結(jié)構(gòu)：增加溝道電子層；增加溝道電子密度；增強(qiáng)FET負(fù)載能力。晶體管性能HEMT的優(yōu)點：高運(yùn)行速度；低能量損耗；低噪聲；截至頻率高達(dá)100GHz。6.1.4 速度飽和增大電場載流子速度將達(dá)飽和短溝道器件速度飽和效應(yīng)更顯著2/121sateffeffvE2)(2)(TGSoxnDV