半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)3

1、半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要載流子模型載流子模型載流子輸運(yùn)載流子輸運(yùn)pn結(jié)的靜電特性結(jié)的靜電特性pn結(jié)二極管：結(jié)二極管：I-V特性特性pn結(jié)二極管：小信號(hào)導(dǎo)納結(jié)二極管：小信號(hào)導(dǎo)納pn結(jié)二極管：瞬態(tài)特性結(jié)二極管：瞬態(tài)特性BJT的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)BJT靜態(tài)特性靜態(tài)特性BJT動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型JFET和和 MESFET簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介MOS結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)MOSFET器件基礎(chǔ)器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件基本概念基本概念 Junction Field Emission Transistor(JFET) 20世紀(jì)世紀(jì)2030年代發(fā)明年代發(fā)明 Non-linear

2、voltage-controlled resistorUse of “drain” and “source” for output loop“gate” and “source” for input loop Use reverse-biased P-N juntion to control cross-section of device Total resistance depends on voltage applied to the gate半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件JFET的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件JFET的工作原理的工作原理 柵電壓控制耗盡區(qū)寬度柵電壓控制耗盡區(qū)寬度P+P+DSGGn

3、半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件特性特性20)/1 (PGDDsatVVII半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MESFET半絕緣GaAsN+N+N-GaAsDS 肖特基接觸形成柵肖特基接觸形成柵G半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件JFET、MESFET和和BJT的區(qū)別的區(qū)別 MESFET與與JFET原理相同，不同點(diǎn)是原理相同，不同點(diǎn)是MESFET中的柵中的柵結(jié)為肖特基結(jié)。結(jié)為肖特基結(jié)。 FET的電流傳輸主要由多數(shù)載流子承擔(dān)，不出現(xiàn)少數(shù)的電流傳輸主要由多數(shù)載流子承擔(dān)，不出現(xiàn)少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)。有利于達(dá)到較高的截止額率和較快載流子存儲(chǔ)效應(yīng)。有利于達(dá)到較高的截止額率和較快的開(kāi)關(guān)速度。的開(kāi)關(guān)速度。 FET是電壓控制器件，是電壓控制器件，BJ

4、T是電流控制器件。是電流控制器件。FET輸輸入阻抗高。入阻抗高。 高電平下高電平下JFET的漏極電流具有負(fù)的溫度系數(shù)，因而不的漏極電流具有負(fù)的溫度系數(shù)，因而不致出現(xiàn)由于熱電正反饋而產(chǎn)生的二次擊穿，有利于高致出現(xiàn)由于熱電正反饋而產(chǎn)生的二次擊穿，有利于高功率工作。功率工作。 FET由于是多子器件，抗輻照能力比較強(qiáng)。由于是多子器件，抗輻照能力比較強(qiáng)。 JFET與與BJT及及MOSFET工藝兼容有利于集成。工藝兼容有利于集成。 JFET、MESFET可以采用非硅材料制造可以采用非硅材料制造。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 MOSFET與與BJT的比較的比較輸入阻抗高輸入阻抗高噪聲系數(shù)小噪聲系數(shù)小功耗小功耗小溫度

5、穩(wěn)定性好溫度穩(wěn)定性好抗輻射能力強(qiáng)抗輻射能力強(qiáng)工藝要求高工藝要求高速度低速度低MOS結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOSFET結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件基本工作原理基本工作原理V VG G是控制電壓。是控制電壓。當(dāng)當(dāng)V VG GV VT T，兩個(gè)背靠背二極管，兩個(gè)背靠背二極管當(dāng)當(dāng)V VG G略小于略小于V VT T時(shí)，表面耗盡層產(chǎn)生時(shí)，表面耗盡層產(chǎn)生當(dāng)當(dāng)V VG GVVT T時(shí)，表面反型時(shí)，表面反型半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件分類(lèi)分類(lèi) N溝和溝和P溝溝半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件分類(lèi)分類(lèi)-1 增強(qiáng)和耗盡增強(qiáng)和耗盡半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件硅表面硅表面 理想硅表面理想硅表面鍵的排列從體內(nèi)到表面不變鍵的排列從體內(nèi)

6、到表面不變, ,硅體特性不受影響硅體特性不受影響半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件硅表面硅表面-1 真實(shí)表面真實(shí)表面v表面沾污表面沾污(C,O etc.)v表面重構(gòu)表面重構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件硅表面硅表面-2表面鈍化表面鈍化最常見(jiàn)的鈍化材料最常見(jiàn)的鈍化材料: SiO2半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件硅表面硅表面-3 二氧化硅的寬禁帶阻止了半導(dǎo)體中載流子的逃逸半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件能帶圖能帶圖半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件能帶圖能帶圖-1 無(wú)偏壓時(shí)無(wú)偏壓時(shí)MOSMOS結(jié)構(gòu)中由于功結(jié)構(gòu)中由于功函數(shù)差引起的函數(shù)差引起的表面能帶彎曲表面能帶彎曲半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOS結(jié)構(gòu)的基本公式結(jié)構(gòu)的基本公式半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件M

7、OS結(jié)構(gòu)的基本公式結(jié)構(gòu)的基本公式-1總電勢(shì)總電勢(shì)差差:半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件耗盡耗盡半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件耗盡耗盡-12/1222222)0()()(;2)()(0)(; 0)()()(;)()()(asssassasasasaaqNWWqNxxWqNxxWqNxWxWxdxxdxqNxxqNNnpqx（邊界條件）（邊界條件）半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 反型反型半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件反型反型-1 耗盡層電荷:半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 積累半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平帶平帶半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件Qsss =0, Qs=0, =0, flat bands 0, accumulations 0, Qs0, Qs2 F, S

8、trong inversion)(ANnpq半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件Flat Band VoltageVFB MS MS半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件外加偏置外加偏置半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件基本基本定量公式定量公式typeNnNqkTtypePnNqkTNkTbulkEEExpnbulknNkTEbulkEExpnbulkpEbulkEqEbulkEqxEbulkEqxiDFiAFDiFiAFiiFiFiisii)./ln()./ln()()()()()(1)0()(1:)()(1)(表面勢(shì)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件柵電壓柵電壓 VGssoxssoxxsemioxoxxoxoxssemioxsemiGxKKKKDDx

9、dxxV0000000)0(sssGxKKV00半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件柵電壓柵電壓 VG)20.(2221000210FsssAssGssAsKqNxKKVKqN半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOS電容電容0 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOS電容電容 電容的定義:半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOS電容電容-1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOS電容電容-2 積累態(tài): 耗盡態(tài):0001oGoosooossKACCxC CCCK WCCK x半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件MOS電容電容-3 反型半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件深耗盡深耗盡 從耗盡掃描到反型時(shí)從耗盡掃描到反型時(shí), 需要少子需要少子半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小結(jié)

10、小結(jié) MOSMOS基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 硅表面狀態(tài)硅表面狀態(tài): :耗盡耗盡反型反型積累積累平帶平帶 柵電壓關(guān)系柵電壓關(guān)系 MOSMOS電容電容半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體概要半導(dǎo)體概要載流子模型載流子模型載流子輸運(yùn)載流子輸運(yùn)pn結(jié)的靜電特性結(jié)的靜電特性pn結(jié)二極管：結(jié)二極管：I-V特性特性pn結(jié)二極管：小信號(hào)導(dǎo)納結(jié)二極管：小信號(hào)導(dǎo)納pn結(jié)二極管：瞬態(tài)特性結(jié)二極管：瞬態(tài)特性BJT的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)BJT靜態(tài)特性靜態(tài)特性BJT動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型MOS結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) MOSFET器件基礎(chǔ)器件基礎(chǔ)JFET 和和 MESFET簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件工作原理工作原理半

11、導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件工作原理工作原理-1半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件I-V特性的定量分析特性的定量分析 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) 閾值電壓閾值電壓襯底表面開(kāi)始強(qiáng)反型時(shí)的柵源電壓襯底表面開(kāi)始強(qiáng)反型時(shí)的柵源電壓VT理想情況下（理想情況下（p型襯底）型襯底） 042SoATFFOSK xqNVKK半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-1MSSOXGBSGBFgSOXMOXOXVVVqVqVqEqqV)2(半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-2 VBS=0時(shí)的閾電壓 VT(0)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-3 實(shí)際的實(shí)際的MOSMOS器件中器件中, Q, QOXOX不為不為0, 0, 金屬金屬/ /半導(dǎo)體功半導(dǎo)體功函數(shù)差

12、函數(shù)差 MSMS也不等于也不等于0, 0, 當(dāng)當(dāng)V VG G=0=0時(shí)半導(dǎo)體表面已時(shí)半導(dǎo)體表面已經(jīng)發(fā)生彎曲經(jīng)發(fā)生彎曲, , 為使能為使能帶平直，需加一定的外加帶平直，需加一定的外加?xùn)艍喝パa(bǔ)償上述兩種因素的影響，這個(gè)外加?xùn)艝艍喝パa(bǔ)償上述兩種因素的影響，這個(gè)外加?xùn)艍褐捣Q(chēng)為壓值稱(chēng)為平帶電壓，記為平帶電壓，記為V VFBFB。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-4V VT T的調(diào)整的調(diào)整: :襯底摻雜濃度襯底摻雜濃度1.1. 二氧化硅厚度二氧化硅厚度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-5 VBS不為不為0時(shí)的閾電壓時(shí)的閾電壓VBSNPNDrain半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-6NMOSPMOS定義定義

13、:則則半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-7 襯偏調(diào)制系數(shù)的定義襯偏調(diào)制系數(shù)的定義:半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓-8 離子注入摻雜調(diào)整離子注入摻雜調(diào)整閾電壓閾電壓一般用理想的階梯一般用理想的階梯分布代替實(shí)際的分分布代替實(shí)際的分布布按注入深度不同按注入深度不同, , 有以下幾種情況有以下幾種情況: :淺注入淺注入深注入深注入中等深度注入中等深度注入半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-9 淺注入淺注入注入深度遠(yuǎn)小于表面最大耗盡層厚度，半導(dǎo)體表面達(dá)到強(qiáng)反型注入深度遠(yuǎn)小于表面最大耗盡層厚度，半導(dǎo)體表面達(dá)到強(qiáng)反型時(shí)，薄層中電離的受主中心的作用與界面時(shí)，薄層中電離的受主中心的作用與界面另一側(cè)另一側(cè)SiO2中中Q

14、 ox的作的作用用相似。相似。 深注入深注入階梯深度大于強(qiáng)反型狀態(tài)下的表面最大耗盡區(qū)厚度階梯深度大于強(qiáng)反型狀態(tài)下的表面最大耗盡區(qū)厚度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件閾電壓閾電壓-10 中等深度注入中等深度注入半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有效遷移率有效遷移率 載流子遷移率受材料內(nèi)部晶格散射和離載流子遷移率受材料內(nèi)部晶格散射和離化雜質(zhì)散射決定化雜質(zhì)散射決定 表面碰撞減低遷移率表面碰撞減低遷移率)(0)(0)(0)(0),(),()(),()(),(),(),(yxnNnyxNyxyxnnccccdxyxnyxyQqdxyxnqyQdxyxndxyxnyxN+N+Lxy半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件有效遷移率有效遷移率-1 與柵

15、電壓有關(guān)與柵電壓有關(guān))(10TGnVV V VG G越大越大有效遷移率越小有效遷移率越小半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論非飽和區(qū)電流電壓方程非飽和區(qū)電流電壓方程薩方程薩方程(SPICE(SPICE一級(jí)模型一級(jí)模型) )基本假定基本假定: :襯底均勻摻雜。襯底均勻摻雜。長(zhǎng)溝道器件，溝道兩端的邊緣效應(yīng)以及其他短溝道效應(yīng)不起作長(zhǎng)溝道器件，溝道兩端的邊緣效應(yīng)以及其他短溝道效應(yīng)不起作用；溝道寬度遠(yuǎn)大于溝道長(zhǎng)度，與溝道電流垂直方向上的兩側(cè)用；溝道寬度遠(yuǎn)大于溝道長(zhǎng)度，與溝道電流垂直方向上的兩側(cè)邊緣效應(yīng)也不予考慮。邊緣效應(yīng)也不予考慮。反型層內(nèi)載流子遷移率等于常數(shù)。反型層內(nèi)載流子遷移率等于常數(shù)。二氧化硅

16、層電荷面密度二氧化硅層電荷面密度Q QOXOX等于常數(shù)。等于常數(shù)。忽略漏區(qū)、源區(qū)體電阻及電極接觸電阻上的電壓降。忽略漏區(qū)、源區(qū)體電阻及電極接觸電阻上的電壓降。忽略源、漏忽略源、漏PNPN結(jié)及場(chǎng)感應(yīng)結(jié)的反向漏電流。結(jié)及場(chǎng)感應(yīng)結(jié)的反向漏電流。強(qiáng)反型近似條件成立。強(qiáng)反型近似條件成立。溝道導(dǎo)通時(shí)漂移電流遠(yuǎn)大于擴(kuò)散電流。溝道導(dǎo)通時(shí)漂移電流遠(yuǎn)大于擴(kuò)散電流。緩變溝道近似條件成立，即與緩變溝道近似條件成立，即與Si/SiOSi/SiO2 2界面垂直方向電場(chǎng)強(qiáng)度的界面垂直方向電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值遠(yuǎn)大于溝道流動(dòng)方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值。數(shù)值遠(yuǎn)大于溝道流動(dòng)方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值。忽略表面耗盡區(qū)電荷面密度沿溝道電流流動(dòng)方向的變化

17、忽略表面耗盡區(qū)電荷面密度沿溝道電流流動(dòng)方向的變化。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論-1引用歐姆定律，列溝引用歐姆定律，列溝道電流密度方程。道電流密度方程。 iixnwxncnyncdxyxnqyQdxdzyxndyydVqIdyydVyxnqEyxnqyxJ000),()(),()()(),(),(),(dyydVyWQInnc)()(半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論-2給出強(qiáng)反型表面勢(shì)給出強(qiáng)反型表面勢(shì)的表達(dá)式的表達(dá)式 柵下半導(dǎo)體表面不柵下半導(dǎo)體表面不同位置上的表面勢(shì)同位置上的表面勢(shì)不一樣不一樣表面耗盡區(qū)最大表面耗盡區(qū)最大電荷面密度電荷面密度: :假定假定10:10:)(2si

18、nyVVVBSFpv21)(2(2yVVNqQBSFpAsBM21)0(2(2VVNqQBSFpAsBM21)2(2BSFpAsVNq半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論-3(3)求求Qn(y)( )( )nOXGTQyCVVV y半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論-4求求ID0L積分積分:半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論-5Qn(L)=0 表示溝道漏端夾斷表示溝道漏端夾斷夾斷點(diǎn)移動(dòng)到夾斷點(diǎn)移動(dòng)到L處處:得得半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件平方律理論平方律理論-6當(dāng)當(dāng)VDSVDsat時(shí)，超過(guò)時(shí)，超過(guò)VDsat那部分外加電壓降落在夾斷區(qū)上。那部分外加電壓降落在夾斷區(qū)上。夾斷區(qū)是已耗盡空穴的

19、空間電荷區(qū)，電離受主提供負(fù)電荷，夾斷區(qū)是已耗盡空穴的空間電荷區(qū)，電離受主提供負(fù)電荷，漏區(qū)一側(cè)空間電荷區(qū)中的電離施主提供正電荷。漏區(qū)一側(cè)空間電荷區(qū)中的電離施主提供正電荷。漏區(qū)和夾斷區(qū)沿漏區(qū)和夾斷區(qū)沿y方向看類(lèi)似于一個(gè)方向看類(lèi)似于一個(gè)N+P單邊突變結(jié)。單邊突變結(jié)。當(dāng)夾斷區(qū)上電壓降增大時(shí)，夾斷區(qū)長(zhǎng)度擴(kuò)大，有效溝道長(zhǎng)度當(dāng)夾斷區(qū)上電壓降增大時(shí)，夾斷區(qū)長(zhǎng)度擴(kuò)大，有效溝道長(zhǎng)度縮短?？s短。對(duì)于長(zhǎng)溝道對(duì)于長(zhǎng)溝道MOSFET，未夾斷區(qū)的縱向及橫向的電場(chǎng)和電荷，未夾斷區(qū)的縱向及橫向的電場(chǎng)和電荷分布基本上與分布基本上與VDS=VDsat時(shí)時(shí)相同相同, , 漏極電流恒定不變，這就是漏極電流恒定不變，這就是電流飽和。電流

20、飽和。2)(2TGSDsatVVI半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件體電荷理論體電荷理論 假設(shè)假設(shè)1010不成立時(shí)不成立時(shí)2102100)2(2)2(2)()()()(FAsTFAsTATGNqNKWqNKyWWyWqNVVCyQ半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件飽和區(qū)特性飽和區(qū)特性 實(shí)際應(yīng)用的實(shí)際應(yīng)用的MOSFETMOSFET，在飽和區(qū)工作時(shí)漏，在飽和區(qū)工作時(shí)漏極電流都是不完全飽和的。極電流都是不完全飽和的。 I ID D隨隨V VDSDS增加而緩慢上升增加而緩慢上升 兩種機(jī)理解釋?zhuān)簝煞N機(jī)理解釋?zhuān)簻系篱L(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)漏溝靜電反饋效應(yīng)漏溝靜電反饋效應(yīng)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)溝道

21、長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)V VDSDSVVDsatDsat時(shí)，漏端夾斷時(shí)，漏端夾斷。當(dāng)當(dāng)L較短時(shí)：較短時(shí)：定義溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)：定義溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)：半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件漏溝靜電反饋效應(yīng)漏溝靜電反饋效應(yīng) 對(duì)于制造在低摻雜襯底上的對(duì)于制造在低摻雜襯底上的MOSFETMOSFET，若源漏間距，若源漏間距比較小，人們發(fā)現(xiàn)它的動(dòng)態(tài)輸出電阻比具有同樣比較小，人們發(fā)現(xiàn)它的動(dòng)態(tài)輸出電阻比具有同樣幾何結(jié)構(gòu)，但制造在高摻雜襯底上的幾何結(jié)構(gòu)，但制造在高摻雜襯底上的MOSFETMOSFET的動(dòng)的動(dòng)態(tài)輸出電阻低得多。對(duì)于這一現(xiàn)象，只是用溝道態(tài)輸出電阻低得多。對(duì)于這一現(xiàn)象，只是用溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)已無(wú)法解釋?zhuān)仨毧紤]同時(shí)存在長(zhǎng)度調(diào)

22、制效應(yīng)已無(wú)法解釋?zhuān)仨毧紤]同時(shí)存在著的其他作用著的其他作用漏場(chǎng)對(duì)溝道區(qū)的靜電反饋。漏場(chǎng)對(duì)溝道區(qū)的靜電反饋。 漏溝靜電反饋效應(yīng)是指襯底低摻雜，溝道又比較漏溝靜電反饋效應(yīng)是指襯底低摻雜，溝道又比較短的情況下漏襯短的情況下漏襯PNPN結(jié)耗盡區(qū)寬度以及表面耗盡結(jié)耗盡區(qū)寬度以及表面耗盡區(qū)厚度與幾何溝道長(zhǎng)度可比擬時(shí)，漏區(qū)和溝道之區(qū)厚度與幾何溝道長(zhǎng)度可比擬時(shí)，漏區(qū)和溝道之間將出現(xiàn)明顯的靜電耦合，漏區(qū)發(fā)出的場(chǎng)強(qiáng)線(xiàn)中間將出現(xiàn)明顯的靜電耦合，漏區(qū)發(fā)出的場(chǎng)強(qiáng)線(xiàn)中的一部分通過(guò)耗盡區(qū)中止于溝道。的一部分通過(guò)耗盡區(qū)中止于溝道。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件漏溝靜電反饋效應(yīng)漏溝靜電反饋效應(yīng)-1 外加附加源漏電壓將在外加附加源漏電壓

23、將在漏漏PNPN結(jié)耗盡區(qū)靠近漏區(qū)結(jié)耗盡區(qū)靠近漏區(qū)邊界附近及溝道分別感邊界附近及溝道分別感應(yīng)出正負(fù)電荷，溝道中應(yīng)出正負(fù)電荷，溝道中電子數(shù)量增加導(dǎo)致電阻電子數(shù)量增加導(dǎo)致電阻減小，因而電流隨之增減小，因而電流隨之增大。大。半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件擊穿特性擊穿特性 漏源擊穿電壓漏源擊穿電壓BVBVDSDS1 1柵調(diào)制擊穿柵調(diào)制擊穿2 2溝道雪崩倍增擊穿溝道雪崩倍增擊穿3 3寄生寄生NPNNPN晶體管擊穿晶體管擊穿4 4漏源穿通漏源穿通半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小信號(hào)特性和瞬變特性小信號(hào)特性和瞬變特性 小信號(hào)參數(shù)小信號(hào)參數(shù)柵跨導(dǎo)柵跨導(dǎo))(TGSmDSmVVgVg非飽和區(qū)跨導(dǎo)非飽和區(qū)跨導(dǎo): :飽和區(qū)跨導(dǎo)飽和區(qū)跨導(dǎo):

24、 :提高跨導(dǎo)提高跨導(dǎo): :加大溝道寬長(zhǎng)比加大溝道寬長(zhǎng)比W/LW/L減薄柵氧化層厚度減薄柵氧化層厚度盡量采用盡量采用NMOSFETNMOSFET結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小信號(hào)特性和瞬變特性小信號(hào)特性和瞬變特性-1 小信號(hào)參數(shù)襯底跨導(dǎo)提高襯底跨導(dǎo)提高襯底跨導(dǎo): :提高表面遷移率提高表面遷移率增大增大W/LW/L1.1. 提高襯底摻雜濃度提高襯底摻雜濃度半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小信號(hào)特性和瞬變特性小信號(hào)特性和瞬變特性-3 小信號(hào)參數(shù)小信號(hào)參數(shù)漏源電導(dǎo)漏源電導(dǎo)提高漏源電導(dǎo)提高漏源電導(dǎo): :提高表面遷移率提高表面遷移率1.1. 增大增大W/LW/L半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件本征電容本征電容 本本征電容是指表示

25、在本征征電容是指表示在本征MOSFET小信號(hào)及大小信號(hào)及大信號(hào)等效電路中的電容元件，來(lái)源于晶體管的信號(hào)等效電路中的電容元件，來(lái)源于晶體管的各個(gè)區(qū)域或各個(gè)電極上的儲(chǔ)存電荷隨引出端電各個(gè)區(qū)域或各個(gè)電極上的儲(chǔ)存電荷隨引出端電位的變化位的變化。GSDB電容電容: :CgsCgdCgbCbsCbdCds半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件小信號(hào)模型小信號(hào)模型 本征本征MOSFET的的中中頻小信號(hào)模型頻小信號(hào)模型半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件短溝道效應(yīng)短溝道效應(yīng) 溝道長(zhǎng)度縮短所帶來(lái)的溝道長(zhǎng)度縮短所帶來(lái)的問(wèn)題是，可能出現(xiàn)與長(zhǎng)問(wèn)題是，可能出現(xiàn)與長(zhǎng)溝道效應(yīng)，即按經(jīng)典的溝道效應(yīng)，即按經(jīng)典的長(zhǎng)溝道理論預(yù)示的特性長(zhǎng)溝道理論預(yù)示的特性的偏離，這些偏離