5.3-5.4-5.5 體效應、溫度特性和噪聲

1第五章MOS場效應管的特性5.1MOS場效應管5.2MOS管的閾值電壓5.3體效應

5.4

MOSFET的溫度特性

5.5MOSFET的噪聲5.6MOSFET尺寸按比例縮小5.7MOS器件的二階效應

25.3MOSFET的體效應前面VT的推導都假設源極和襯底都接地，認為Vgs是加在柵極與襯底之間的。實際上，在許多場合，源極與襯底并不連接在一起。通常，襯底是接地的，但源極未必接地，源極不接地時對VT值的影響稱為體效應(BodyEffect)。圖5.63圖5.7某一CMOS工藝條件下，NMOS閾值

電壓隨源極-襯底電壓的變化曲線

閾值電壓的變化約為1.3V，如果不考慮該變化，設計就會出現(xiàn)嚴重問題。4圖5.6NMOS管M2和M3源極不接地的情況

由于襯底偏置效應在多數(shù)數(shù)字電路中是不可避免的，電路設計者要根據(jù)需要采用合適的方法對閾值電壓的變化加以補償。5第五章MOS場效應管的特性5.1MOS場效應管5.2MOS管的閾值電壓5.3體效應 5.4

MOSFET的溫度特性

5.5MOSFET的噪聲5.6MOSFET尺寸按比例縮小5.7MOS器件的二階效應

65.4MOSFET的溫度特性MOSFET的溫度特性主要來源于溝道中載流子的遷移率μ和閾值電壓VT隨溫度而變化。7載流子的遷移率隨溫度變化的基本特征是：

T

μ

由于所以，T

gm

8閾值電壓VT的絕對值同樣也是隨著溫度的升高而減小：T

VT

VT(T)

(2

4)mV/°C5.4MOSFET的溫度特性9影響

VT

的變化的兩個因素：

1.襯底的雜質(zhì)濃度Ni2.氧化層的厚度tox(Ni

,tox

)

VT(T)

10第五章MOS場效應管的特性5.1MOS場效應管5.2MOS管的閾值電壓5.3體效應 5.4

MOSFET的溫度特性

5.5MOSFET的噪聲5.6MOSFET尺寸按比例縮小5.7MOS器件的二階效應

115.5MOSFET的噪聲MOSFET的噪聲來源主要有兩部分：熱噪聲(thermalnoise)

閃爍噪聲(flickernoise，1/f-noise)12MOSFET的噪聲熱噪聲是由溝道內(nèi)載流子的無規(guī)則熱運動造成的，通過溝道電阻生成了熱噪聲電壓veg(T，t)，其等效電壓值可近似表達為

Df為所研究的頻帶寬度,T是絕對溫度。設MOSFET工作在飽和區(qū),gm可寫為所以，結(jié)論：增加MOS的柵寬和偏置電流，可減小器件的熱噪聲。13閃爍噪聲(flickernoise，1/f-noise)的形成機理：溝道處SiO2與Si界面上電子的充放電而引起。閃爍噪聲的等效電壓值可表達為K2是一個系數(shù)，典型值為3

1024V2F/Hz。因為

1，所以閃爍噪聲被稱之為1/f噪聲。電路設計時，增加柵長W，可降低閃爍噪聲。MOSFET的噪聲14兩點重要說明：1.有源器件的噪聲特性對于小信號放大器和振蕩器等模擬電路的設計是至關重要的；2.所有F