微电子概论（第3版）课件2-6-2MOSFET特性定性分析B

IntroductiontoMicroelectronicsThirdEdition《微电子概论》（第3版）郝跃贾新章史江一目录1.增强型nMOSFET直流特性曲线2.6.2MOSFET直流特性定性分析2.VGS小于等于0情况：截止区3.导电沟道的形成与特点4.VGS大于VT情况ID-VDS关系5.VGS对ID-VDS特性的影响4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(1)线性区若VDS很小沿沟道方向沟道截面积不相等的现象很不明显沟道相当于一个截面积均匀的电阻源漏电流ID随VDS几乎是线性增加对应曲线上OA段。VGS大于VT，已形成沟道4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(2)过渡区VDS增加漏端沟道变窄明显沿沟道方向沟道截面积不相等的现象逐步表现出来导致沟道电阻增大ID随VDS增加的趋势减慢对应特性曲线上B点附近范围，称为过渡区。线性区与过渡区又统称欧姆区。4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(3)沟道夹断VDS增加到使漏端沟道截面积减小到零，称为沟道“夹断”(a)沟道夹断与饱和电压4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(3)沟道夹断VDS增加到使漏端沟道截面积减小到零，称为沟道“夹断”器件工作状态对应特性曲线上C点夹断以后，漏源电压VDS继续增加，漏源电流ID基本不变，晶体管进入饱和区，因此夹断时VDS又称为饱和电压，记为VDsat

记这时的电流为IDSS(a)沟道夹断与饱和电压4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(3)沟道夹断按照沟道形成的条件，漏端沟道刚刚夹断，说明这时栅漏之间电压VGD=VT

则漏源电压VDS

=VDG+VGS=VGS-VT

这时漏源电压VDS就是饱和电压VDsat因此饱和电压VDsat

=VGS-VT

(b)饱和电压VDsat

与栅源电压VGS的关系4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(4)饱和区

(a)有效沟道长度VDS进一步增加→VDS>VDsat→夹断点P向源端移动。4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(4)饱和区

(a)有效沟道长度VDS进一步增加

夹断点与源之间还存在的沟道称为有效导电沟道→VDS>VDsat→夹断点P向源端移动。P4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(4)饱和区

(b)夹断点P与源之间电压降VPS分析VPS=VPG+VGS栅与夹断点之间的电压VGP必然为VT

因此VPS=VGS–VT=VDsat

结论：夹断点与源之间的电位差保持为VDsat即VPG=–VT由=VGS-VT

P4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(4)饱和区(c)饱和区电流如果原来沟道较长（称为长沟器件），有效导电沟道长度减少可以忽略。而夹断点与源之间的电位差保持不变为VDsat

因此通过沟道区的电流基本不变，维持为漏端沟道刚刚夹断时的电流IDSS随着VDS增加，电流基本不变呈现“饱和”特点因此称这一区域为饱和区。=VGS-VT

P4.VGS大于VT情况ID-VDS关系(5)击穿区

如果VDS再继续增加，使漏端pn结反偏电压过大，导致漏端pn结发生雪崩击穿记漏端pn结击穿电压为BV由于夹断点与源之间电压保持VDsat因此击穿时漏源之间外加电压为：BVDS=BV+VDsat=VGS-VT

P5.VGS对ID-VDS特性的影响VGS增大，ID随VDS变化的物理过程与上述分析相同，但是有下述特点：由于VGS增大导致Qn(x)=COX(VGX-VT)增大，即沟道导电能力增强，所以对同一VDS，ID增大。夹断点电压VDsat=VGS-VT

，所以随着VGS的增大，VDsat也随之增大。(a)线性区与过渡区(b)夹断点电压5.VGS对ID-VDS特性的影响VGS增大，ID随VDS变化的物理过程与上述分析相同，但是有下述特点：显然，VGS增大，导致沟道导电载流子浓度增大，饱和电流必然随之增大。由于BVDS=BV+VDsat，BV为漏端pn结雪崩击穿电压对同一个MOSFET结构，BV一定但是夹断点与源之间电压VDsat=VGS-VT将随着VGS的增大而增大所以随着VGS的增大，BVDS也增大。(c)饱和区(d