§4-4MOSFET的亞閾區(qū)導(dǎo)電PPT課件VIP

1、 本節(jié)以前的漏極電流公式只適用于本節(jié)以前的漏極電流公式只適用于 VGS VT ，并假設(shè)，并假設(shè)當當 VGS VT 時時 ID = 0 。但實際上當。但實際上當VGS VT 時，時， MOSFET仍能微弱導(dǎo)電，這稱為仍能微弱導(dǎo)電，這稱為 亞閾區(qū)導(dǎo)電亞閾區(qū)導(dǎo)電 。這時的漏極電流稱為。這時的漏極電流稱為 亞閾電流亞閾電流 ，記為，記為 ID sub 。 定義：定義： 使硅表面處于本征狀態(tài)的使硅表面處于本征狀態(tài)的 VGS 稱為稱為 本征電壓本征電壓 ，記，記為為Vi 。當。當VGS =Vi 時，表面勢時，表面勢 ，能帶彎曲為，能帶彎曲為 ，表面處于本征狀態(tài)。表面處于本征狀態(tài)。FBSFBq1、弱反型、弱

2、反型 當當 時，表面即處于時，表面即處于 弱反型弱反型 ，反型層中的少子（電子）濃度介于本征濃度與襯底，反型層中的少子（電子）濃度介于本征濃度與襯底平衡多子濃度之間。平衡多子濃度之間。FBSFBTGSiVVV2時，2、亞閾電流、亞閾電流 ID sub 在亞閾區(qū)，表面弱反型層中的電子濃度較小，所以漂移電在亞閾區(qū)，表面弱反型層中的電子濃度較小，所以漂移電流很小；但電子濃度的梯度卻很大，所以擴散電流較大。因此流很??；但電子濃度的梯度卻很大，所以擴散電流較大。因此在計算在計算 ID sub 時只計入擴散電流而忽略漂移電流。時只計入擴散電流而忽略漂移電流。dydnqDJnDsubdydnZbqDInDs

3、ubLLnnZbqDn)()0(kTqnkTqEEnkTEEnNBsisiFiisFiexpexpexp)0( )( )expexpexpFisiFisDisBDiEELn LnkTEEqqVnkTqVnkT 上式中，上式中， 為溝道耗盡區(qū)的勢壘電容，即：為溝道耗盡區(qū)的勢壘電容，即：)(SDCOXSDCCn)(1 由于由于 可取為可取為 。SFBSFB,2FB5.1 經(jīng)進一步計算后，經(jīng)進一步計算后， ID sub 可表示為：可表示為：kTqVnVVkTqCqkTLZIDSTGSSDnDsubexp1exp)(2212)(SsASDqNC 以及：以及：。即ASDNC,)(OXOXTC即, 對對

4、ID sub 的討論：的討論： ID sub 與與 VGS 之間為指數(shù)關(guān)系。之間為指數(shù)關(guān)系。 定義定義 柵源電壓擺幅柵源電壓擺幅S 為亞閾區(qū)轉(zhuǎn)移特性半對數(shù)斜率的倒數(shù)，為亞閾區(qū)轉(zhuǎn)移特性半對數(shù)斜率的倒數(shù)，即：即： VDS = 0 時時ID sub = 0， VDS 增大時增大時ID sub 增大增大, 但當?shù)?后，后，ID sub 變得與變得與VDS 無關(guān)，即無關(guān)，即 ID sub 對對VDS 而言會發(fā)生飽和。而言會發(fā)生飽和。qkTVDSqkTCCqnkTIddVSOXSDDsubGS)(1)(ln S 的意義是：使的意義是：使 IDsub 擴大擴大 e 倍所需的倍所需的VGS 的增量。對于作為

5、的增量。對于作為開關(guān)管使用的開關(guān)管使用的MOSFET，希望，希望 S 值要小。減小值要小。減小 S 的措施：的措施：kTqVnVVkTqCqkTLZIDSTGSSDnDsubexp1exp)(2211)(2TGSDsatVVI (1) 聯(lián)立方程法聯(lián)立方程法 將測量獲得的將測量獲得的 作為已知數(shù)，通作為已知數(shù)，通過求解上述聯(lián)立方程，可解出過求解上述聯(lián)立方程，可解出 和和 VT 。2211DsatGSDsatGSIVIV和、 3、VT 的測量的測量222)(2TGSDsatVVI211212GSGSGSGSGSTVVVVVV）（ 通常令通常令 ID sat 2 = 4 ID sat 1 ，則，則

6、： (2) 法法DsatIGSV 由由 可知可知 ， 與與 為線性關(guān)系。為線性關(guān)系。測量測量MOSFET在飽和區(qū)的在飽和區(qū)的 關(guān)系并繪成直線，其在關(guān)系并繪成直線，其在橫軸上的截距即為橫軸上的截距即為 VT ，如下圖所示：，如下圖所示：22TGSsatDVVIDsatIGSVDsatIGSVDsatI1DsatI2DsatIGSV2GSV1GSVTV2斜率0 但此法的誤差較大，特別是對但此法的誤差較大，特別是對 值不同而其它方面全部相值不同而其它方面全部相同的同的 MOSFET 會測出不同的會測出不同的 VT 值。值。 (3) 法法A1 類似于測量類似于測量 PN 結(jié)的正向?qū)妷航Y(jié)的正向?qū)妷?VF 或擊穿電壓或擊穿電壓 VB ，將，將漏極電流達到某一規(guī)定值漏極電流達到某一規(guī)定值 IDT 時的時