成電微電子微電子器件

N

NN

NNkT

N

kTEGc

vNAEG

kTc

vNA

Aq

ni

qEG2qlnln

A

e

2kTNc

Nv2kT

qq

kT

ln

lnFB

Nc

NvNAdT

q

k

lndFB上式中，所以對于N

溝MOSFET

0

，，

dTdVTVT

具有負溫系數(shù)。

As

A

NNvcNqCOX

T

dTdVln2121BSFB

k

2

V

()2

qN

()2約為每度幾個mV，所以

溫度用同樣的方法可得P溝MOSFET

的VT

與溫度的關系，并且得到

dVT

0

，所以

P溝

MOSFET

的VT

具有正溫系數(shù)。dTdT對于

VT

的影響不是很大。無論N

溝還是P

溝，dVTdVTn

OX

DSn

dT

L

dT

Z

C

V

ID

dn因，D的正負取決于

I

的大小，也即（VGST–V

）的大小。32

n

TdTnd

0,dT

0，又已知N溝MOSFET

的dVT2

、漏極電流ID

與溫度的關系2DS

DSTn

OX

GSDLI

Z

C

V

V

V

1

V

2dT所以d

ID上式中與溫度關系密切的有

n

與

VT

。d

ID

ID

dn

ID

dVTdT

n

dT

VT

dT(1)

當（VGST–V

）較大時，

0,dTd

ID(2)

當（VGST–V

）較小時，0,dTd

IDdT(3)令

d

ID

0，可解得：nDSTGS

n

dVT

dT

d

dT

2V

V

1

V當滿足上式時，溫度對

ID

無影響。對

P

溝道

MOSFET

也有類似的結論。總的說來，MOSFET有較好的溫度穩(wěn)定性。222TTGSDSSV2V

)

I

(V3

、MOSFET的直流參數(shù)閾電壓VT飽和漏極電流IDSS此參數(shù)不是一般的IDsat

，它只適用于耗盡型MOSFET，表示當VGS

=0

，VDS

>VD

sat

且一定時的ID

sat

，即：(3)

通導電阻RonRon

表示當MOSFET

工作于線性區(qū)，VDS很小時的溝道電阻。當VDS

很小時，ID

可表示為：DSTGSGS

T

DSD2

V

)VDS

V

)VI

(V

1

V

2

(V1Tn

OX

GSTGSDonLR

VDSZ

C (V

V

)I

(V

V

)(4)

截止漏極電流此參數(shù)只適用于增強型MOSFET，表示當VGS

=0

，外加VDS

后的亞閾電流與PN

結反向電流引起的微小電流。(5)

柵極電流表示從柵極漏過SiO2層到溝道之間的電流，這個電流極小，通常小于10-14

A

。(1)

漏源擊穿電壓BVDS(a)

漏PN結雪崩擊穿由于在漏與柵之間存在附加電場，使

MOSFET的漏源擊穿電壓遠低于相同摻雜和結深的PN結雪崩擊穿電壓。當襯底摻雜濃度小于

1016cm

-3

后，

BVDS

就主要取決于VGS

的極性、大小和柵氧化層的厚度

Tox

。4

、MOSFET

的擊穿電壓L2Vspt2

qN

A(b)

源、漏之間的穿通1As

bidqNL

x

2

(V

Vpt

)

2略去

Vbi

后得：可見，L

越短，NA

越小，Vpt

就越低。由于溝道區(qū)摻雜遠低于源漏區(qū)，所以穿通現(xiàn)象是除工藝水平外限制

L

縮短的重要因

一。OXGS

T

0.79當TOX

<80nm

時，BV當

T

為100～200nm

時，BVOX

GSOX6=（5

～10）10

T例如當

TOX

=

150

nm

時，BVGS

約為

75V

～150

V。但實際中由于氧化層的缺陷與不均勻，應至少加上50%的安全系數(shù)。由于MOS電容上存貯的電荷不易泄放，且電容值很小，故