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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

25.7MOS器件的二阶效应随着MOS工艺向着亚微米、深亚微米的方向发展，采用简化的、只考虑一阶效应的MOS器件模型来进行电路模拟，已经不能满足精度要求。此时必须考虑二阶效应。二阶效应出于两种原因：1)当器件尺寸缩小时，电源电压还得保持为5V，于是，平均电场强度增加了，引起了许多二阶效应。2)当晶体管尺寸很小时，这些小器件的边缘相互靠在一起，产生了非理想电场，也严重地影响了它们的特性。35.7.1

L和W的变化在一阶理论的设计方法中，总认为L、W是同步缩减的，是可以严格控制的。事实并非如此，真正器件中的L、W并不是原先版图上所定义的L、W。原因之一在于制造误差；原因之二是L、W定义本身就不确切，不符合实际情况。图5.94

L和W的变化(续)

通常，在IC中各晶体管之间是由场氧化区（fieldoxide）来隔离的。在版图中，凡是没有晶体管的地方，一般都是场区。场是由一层很厚的SiO2形成的，多晶硅或铝线在场氧化区上面穿过，会不会产生寄生MOS管呢？不会的。因为MOS管的开启电压为，

对于IC中的MOS管，SiO2层很薄，Cox较大，VT较小。对于场区，SiO2层很厚，Cox很小，电容上的压降很大，使得这个场区的寄生MOS管的开启电压远远大于电源电压，即VT>>VDD。这里寄生的MOS管永远不会打开，不能形成MOS管。55.7.2迁移率的退化众所周知，MOS管的电流与迁移率

成正比。在设计器件或者计算MOS管参数时，常常假定

是常数。而实际上，

并不是常数。从器件的外特性来看，至少有三个因素影响

值，它们是：温度T，垂直电场Ev，水平电场Eh。特征迁移率

0与温度T有关，温度升高时，

0就降低。如果从25℃增加到100℃，

0将下降一半。电场强度E增加时，

是减小的。然而，电场E有水平分量和垂直分量，因而

将随Ev，Eh而退化。

65.7.3沟道长度调制

简化的MOS原理中，认为饱和后，电流不再增加。事实上，饱和区中，当Vds增加时，Ids仍然增加的。这是因为沟道两端的耗尽区的宽度增加了，而反型层上的饱和电压不变，沟道距离减小了，于是沟道中水平电场增强了，增加了电流。故器件的有效沟道长度为，

L'=L

式中

是漏极区的耗尽区的宽度，如右图所

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