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MOS管的直流电流-电压特性

MOS管的直流电流-电压特性

定量分析电流-电压特性，一级效应的6个假定：①漏区和源区的电压降可以忽略不计；②在沟道区不存在复合-产生电流；③沿沟道的扩散电流比由电场产生的漂移电流小得多；④在沟道内载流子的迁移率为常数；⑤沟道与衬底间的反向饱和电流为零；⑥缓变沟道近似成立，即跨过氧化层的垂直于沟道方向的电场分量EX与沟道中沿载流子运动方向的电场分量EY无关。沿沟道方向电场变化很慢。4.3.1线性区的电流-电压特性

沟道从源区连续地延伸到漏区电子流动方向为y方向U(y)沟道的三个参数：长度L、宽度W和厚度d在沟道中的垂直方向切出一个厚度为dy的薄片来，阻值为：在该电阻上产生的压降为：根据：因此引进增益因子

当UDS比较小时线性关系管的导通电阻

线性工作区的直流特性方程当UDS很小时，IDS与UDS成线性关系。UDS稍大时，IDS上升变慢，特性曲线弯曲。（电压除电流）4.3.2饱和区的电流-电压特性漏-源电压增加，沟道夹断时（临界）——IDS不在变化，进入饱和工作区漏-源饱和电压漏-源饱和电流继续增加UDS，则沟道夹断点向源端方向移动，在漏端将出现耗尽区，耗尽区的宽度Xd随着UDS的增大而不断变大(耗尽区向左扩展)；沟道漏端已夹断的nMOSFET当UDS增大时，将随之增加。这时实际的有效导电沟道长度已从L变为L’，实际上工作区的电流不是不变的，对应的漏-源饱和电流在N型沟道中运动的电子到达沟道夹断处时，被漏端耗尽区的电场扫进漏区形成电流；沟道调制系数沟道长度调变效应：漏-源饱和电流随着沟道长度的减小而增大的效应。当栅压UGS稍微低于阈值电压UT时，沟道处于弱反型状态，流过漏极的电流并不等于零，这时的工作状态处于亚阈值区，流过沟道的电流称为亚阈值电流。此时漏-源电流主要是扩散电流：电流流过的截面积A

亚阈值电流4.3.3亚阈值区的电流-电压特性n(x)为电子的浓度

根据电流连续性的变化，电子的浓度在沟道中的线性分布为：亚阈值电流是：近似方法有效沟道厚度指数变化当栅极电压低于阈值电压时，电流随栅极电压呈指数变化。在亚阈值区，当漏极电压分别为0.1V及10V时，电流变化趋势无明显差别。栅压（向下纵深）用栅极电压摆幅S来标志亚阈值特性，它代表亚阈值电流IDS减小一个数量级对应的栅-源电压UGS下降量;

当管的栅氧化层厚度为570Å，衬底掺杂浓度为5.6

1016cm

3时，使电流减小一个数量级所需的栅极电压摆幅S为83mV（UBS=0V）、67mV（UBS=3V）及63mV（UBS

=10V）。Subthresholdswings

显然，影响S的因素很多，二氧化硅的厚度，栅电容和衬底的杂质浓度等。4.3.4击穿区特性及击穿电压

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