場效應晶體管深入

場效應晶體管深入第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.1非理想效應6.1.1亞閾值電導理想和實際電流電壓特性弱反型時的能帶圖第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.1.1亞閾值電導（a）n溝道MOSFET（b）堆積模式（c）弱反型模式（d）反型模式第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.1.2溝道長度調制效應漏電流反比于溝道長度溝道長度受漏源電壓調制第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.1.3遷移率的變化遷移率隨柵壓變化（速度飽和）溝道中載流子的表面散射第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.1.4速度飽和增大電場載流子速度將達飽和短溝道器件速度飽和效應更顯著第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.1.5彈道輸運長溝道表面散射短溝道彈道輸運溝道長度小于碰撞自由程：（亞微米）第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.2MOSFET按比例縮小理論6.2.1恒定電場縮小器件尺寸和電壓等比例縮小；電場（水平和垂直）保持不變。（a）初始NMOS晶體管（b）縮小后的NMOS晶體管漏極耗盡區(qū)寬度單位溝道寬度漏電流第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.2.1恒定電場縮小器件尺寸縮??；電場和功率密度不變。器件電流、電壓和功耗縮??；器件響應速度提高。第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.2.2閾值電壓（一級近似）閾值電壓（NMOS）最大耗盡區(qū)電荷閾值電壓不按比例因子縮小平帶電壓不按比例因子縮小第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.2.3全部按比例縮小理論恒定電場按比例縮小的問題：閾值電壓不按比例因子縮小亞閾值電流不按比例因子縮小外加電壓將降低提高電場帶來的問題：功率密度增大溫度升高，可靠性降低氧化層的絕緣性下降（擊穿、隧穿、熱電子效應）解決辦法：增加電場，提高電壓解決辦法：全部按比例縮小第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.3閾值電壓的修正6.3.1短溝道效應長溝道器件短溝道器件第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.3.1短溝道效應長溝道器件—耗盡區(qū)電荷全部受柵壓控制短溝道器件—受柵壓控制的電荷減少受柵壓控制的電荷減少將導致閾值電壓的變化第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.3.2窄溝道效應溝道邊緣有受柵壓控制的附加電荷區(qū)附加的空間電荷將導致閾值電壓的變化修正因子第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.4附加電學特性*柵氧化層擊穿溝道雪崩擊穿寄生晶體管擊穿漏源穿通效應場效應晶體管的擊穿：第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.5結型場效應晶體管*JFET概念電導調制多數(shù)載流子工作單極晶體管pn結JFETn溝道JFETp溝道JFETn溝道比p溝道工作頻率高第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.5結型場效應晶體管*JFET工作原理：低漏源電壓溝道相當于電阻；漏電壓增加，空間電荷區(qū)擴展，溝道電阻增大；空間電荷區(qū)擴展到整個溝道夾斷，電流飽和。第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.6高電子遷移率晶體管*6.6.1量子阱結構二維電子氣：來自高摻雜半導體區(qū)域；位于低摻雜半導體區(qū)域；降低了雜質散射；增大了電子遷移率。第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期五6.6高電子遷移率晶體管*6.6.1量子阱結構多層膜結構：增加溝道電子層；增加溝道電子密度；增強FET負載能力。第十九頁，共二十頁，編輯于2023年，