MOS晶體管基礎(chǔ)ppt課件

1、一一. MOS晶體管晶體管本節(jié)課主要內(nèi)容本節(jié)課主要內(nèi)容v 器件結(jié)構(gòu)器件結(jié)構(gòu)v 電流電壓特性電流電壓特性v 電流方程電流方程v 溝道長、短溝道效應(yīng)、襯底偏壓效應(yīng)溝道長、短溝道效應(yīng)、襯底偏壓效應(yīng)MOSFET MOSMOS晶體管晶體管MOS晶體管的動(dòng)作晶體管的動(dòng)作 MOS晶體管實(shí)質(zhì)上是一種使晶體管實(shí)質(zhì)上是一種使電流時(shí)而流過，時(shí)而切斷的電流時(shí)而流過，時(shí)而切斷的n+n+p型硅基板型硅基板柵極（金屬）柵極（金屬）絕緣層（絕緣層（SiO2）半半導(dǎo)導(dǎo)體體基基板板漏極漏極源極源極源極源極(S)漏極漏極(D)柵極柵極(G)源極源極(S)漏極漏極(D)柵極柵極(G)VG=3.3VVS=0VD=0柵極電壓為柵極電壓為

2、3.3V時(shí)，表面的時(shí)，表面的電位下降，形成了連接源漏電位下降，形成了連接源漏的通路。的通路。+ + + + + + + +3.3V+ + + + + + + +3.3V3.3V電流電流源極源極(S)漏極漏極(D)柵極柵極(G)VG=3.3VVS=0VD=3.3V更進(jìn)一步，在漏極加上更進(jìn)一步，在漏極加上3.3V的的電壓，漏極的電位下降，從源電壓，漏極的電位下降，從源極有電子流向漏極，形成電流。極有電子流向漏極，形成電流。（電流是由漏極流向源極）（電流是由漏極流向源極）5V源極源極(S)漏極漏極(D)柵極柵極(G)VG=0VVS=0VVD=3.3V漏極保持漏極保持3.3V的電壓，而將柵的電壓，而將

3、柵極電壓恢復(fù)到極電壓恢復(fù)到0V，這時(shí)表面的，這時(shí)表面的電位提高，源漏間的通路被切電位提高，源漏間的通路被切斷。斷。IDm mnCoxW2L(VG-VTH) 2(0VDVG-VTH)(0 VG-VTH 1m mm) MOS晶體管MOS管的電流解析方程（管的電流解析方程（L1m mm) MOS晶體管源極源極(S)漏極漏極(D)柵極柵極(G)VGVDIDnMOS晶體管的晶體管的I-V特性特性VTHIDVG增強(qiáng)型（增強(qiáng)型（E)VTHIDVG耗盡型耗盡型(D)閾值電壓的定義閾值電壓的定義 MOS晶體管MOS管短溝道效應(yīng)管短溝道效應(yīng) IDS W/L, L要盡可能小短溝道效應(yīng)由器件的溝道 長決定溝道變短時(shí)，

4、漏極能帶的 影響變大，電流更易流過 溝道，使得閾值電壓降低 MOS晶體管襯底偏壓效應(yīng)襯底偏壓效應(yīng) MOS晶體管與柵源電壓與柵源電壓的平方成正比的平方成正比微小微小MOS晶體管的靜態(tài)特性晶體管的靜態(tài)特性(溝道長小于溝道長小于1m mm)微小MOS晶體管平方成正比平方成正比1至至1.4次方成正比次方成正比1至至1.4次方成正比次方成正比載流子的飽和速度引起的載流子的飽和速度引起的 Early Satutation微小MOS晶體管短溝道短溝道MOS晶體管電流解析式晶體管電流解析式微小MOS晶體管微小微小MOS晶體管的靜態(tài)特性晶體管的靜態(tài)特性(溝道長小于溝道長小于1m mm)微小MOS晶體管MOSFE

5、T的寄生效應(yīng)的寄生效應(yīng) MOS寄生元素MOSFET柵極電容柵極電容 MOS寄生元素有關(guān)柵極電容的知識(shí)有關(guān)柵極電容的知識(shí) MOSMOS寄生元素寄生元素MOS晶體管的擴(kuò)散電容晶體管的擴(kuò)散電容 MOS寄生元素N溝道溝道MOSFET源極：載流子（電子）的供給源源極：載流子（電子）的供給源漏極：載流子（電子）的排出口漏極：載流子（電子）的排出口P溝道溝道MOSFET源極：載流子（空穴源極：載流子（空穴）的供給源的供給源漏極：載流子（空穴）的排出口漏極：載流子（空穴）的排出口閾值電壓閾值電壓:VTH-0.2VDD(e.g-.0.4V)0VVDDN WellCMOS反相器反相器CMOS:Complementary MOS,互補(bǔ)型互補(bǔ)型MO