成電微電子微電子器件9

1、第九章 絕緣柵場效應晶體管 絕緣柵場效應晶體管又稱為 “金屬 -氧化物-半導體場效應晶體管”，簡稱為 MOSFET， 但現在 MOSFET 的柵電極實際上不一定是金屬。 有關器件的分類：FETJ-FETMESFETMOSFETN溝道MOSFETP溝道MOSFET J-FET 的基本結構源、漏 MESFET 的基本結構 MOSFET 的基本結構MOSFET的優(yōu)點： 輸入阻抗高 溫度穩(wěn)定性好。 噪聲小。 大電流特性好。 無少子存貯效應，開關速度高。 制造工藝簡單。 各管之間存在天然隔離，適宜于制作 VLSI 。9-1 MOSFET 的工作原理和特性1、MOSFET的基本結構以N 溝道為例。2 、M

2、OSFET的工作原理 當 VGS VT 時，柵下的 P 型硅表面發(fā)生強反型，形成連通源區(qū)和漏區(qū)的 N 型 溝道，產生漏極電流 ID 。對于恒定的 VDS ，VGS 越大，則溝道中的可移動電子就越多，溝道電阻就越小，ID 就越大。 所以 MOSFET是通過改變 VGS 來控制溝道的導電性，從而控制漏極電流 ID ，是一種電壓控制型器件。3 、轉移特性曲線 轉移特性曲線是指 VDS 恒定時的 VGS ID 曲線。 N 溝 MOSFET當：VT 0 時，稱為 增強型，為常關型。VT VT 且恒定時的VDS ID 曲線，可分為以下 4 段： 過渡區(qū) 隨著VDS 的增大，漏附近的溝道變薄，溝道電阻增大，

3、曲線逐漸下彎。當VDS 增大到VD sat（飽和漏源電壓）時，漏處的可動電子消失，這稱為溝道被夾斷，如圖中的AB 段所示。 線性區(qū)與過渡區(qū)統(tǒng)稱為 非飽和區(qū)，有時也統(tǒng)稱為 線性區(qū)。 飽和區(qū) 當VDS VD sat 后，溝道夾斷點左移，漏附近只剩下耗盡區(qū)。這時 ID 幾乎與 VDS 無關而保持常數 ID sat ，曲線為水平直線，如圖中 BC 段所示。 實際上 ID 隨 VDS 的增大而略有增大，曲線略向上翹。 擊穿區(qū) 當VDS 繼續(xù)增大到 BVDS 時，漏結發(fā)生雪崩擊穿，或者漏源間發(fā)生穿通， ID 急劇增大，如圖中 CD 段所示。 將各條曲線的夾斷點用虛線連接起來，虛線左側為非飽和區(qū)，虛線右側為飽和區(qū)。 以VGS 作為參變量，可以得到不同VGS下的VDS ID 曲線族，這就是 MOSFET 的輸出特性曲線。飽和區(qū)非飽和區(qū)5、MOSFET的類型 P 溝 MOSFET 的特性與N 溝 MOSFET 相對稱，即： (1) 襯底為 N 型，源漏區(qū)為 P+ 型。 (2) VGS 、VDS 的極性以及 ID 的方向均與 N 溝相反。 (3) 溝道中的可動載流子為空穴。 (4)