5.3-5.4-5.5 体效应、温度特性和噪声_第1页
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文档简介

1第五章MOS场效应管的特性5.1MOS场效应管5.2MOS管的阈值电压5.3体效应

5.4

MOSFET的温度特性

5.5MOSFET的噪声5.6MOSFET尺寸按比例缩小5.7MOS器件的二阶效应

25.3MOSFET的体效应前面VT的推导都假设源极和衬底都接地，认为Vgs是加在栅极与衬底之间的。实际上，在许多场合，源极与衬底并不连接在一起。通常，衬底是接地的，但源极未必接地，源极不接地时对VT值的影响称为体效应(BodyEffect)。图5.63图5.7某一CMOS工艺条件下，NMOS阈值

电压随源极-衬底电压的变化曲线

阈值电压的变化约为1.3V，如果不考虑该变化，设计就会出现严重问题。4图5.6NMOS管M2和M3源极不接地的情况

由于衬底偏置效应在多数数字电路中是不可避免的，电路设计者要根据需要采用合适的方法对阈值电压的变化加以补偿。5第五章MOS场效应管的特性5.1MOS场效应管5.2MOS管的阈值电压5.3体效应 5.4

MOSFET的温度特性

5.5MOSFET的噪声5.6MOSFET尺寸按比例缩小5.7MOS器件的二阶效应

65.4MOSFET的温度特性MOSFET的温度特性主要来源于沟道中载流子的迁移率µ和阈值电压VT随温度而变化。7载流子的迁移率随温度变化的基本特征是：

T

µ

由于所以，T

gm

8阈值电压VT的绝对值同样也是随着温度的升高而减小：T

VT

VT(T)

(2

4)mV/°C5.4MOSFET的温度特性9影响

VT

的变化的两个因素：

1.衬底的杂质浓度Ni2.氧化层的厚度tox(Ni

,tox

)

VT(T)

10第五章MOS场效应管的特性5.1MOS场效应管5.2MOS管的阈值电压5.3体效应 5.4

MOSFET的温度特性

5.5MOSFET的噪声5.6MOSFET尺寸按比例缩小5.7MOS器件的二阶效应

115.5MOSFET的噪声MOSFET的噪声来源主要有两部分：热噪声(thermalnoise)

闪烁噪声(flickernoise，1/f-noise)12MOSFET的噪声热噪声是由沟道内载流子的无规则热运动造成的，通过沟道电阻生成了热噪声电压veg(T，t)，其等效电压值可近似表达为

Df为所研究的频带宽度,T是绝对温度。设MOSFET工作在饱和区,gm可写为所以，结论：增加MOS的栅宽和偏置电流，可减小器件的热噪声。13闪烁噪声(flickernoise，1/f-noise)的形成机理：沟道处SiO2与Si界面上电子的充放电而引起。闪烁噪声的等效电压值可表达为K2是一个系数，典型值为3

1024V2F/Hz。因为

1，所以闪烁噪声被称之为1/f噪声。电路设计时，增加栅长W，可降低闪烁噪声。MOSFET的噪声14两点重要说明：1.有源器件的噪声特性对于小信号放大器和振荡器等模拟电路的设计是至关重要的；2.所有F

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