场效应晶体管MOSFE

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,源漏电压为零时的,NFET,垂直沟道的能带图和沿沟道的能带图,第七章,MOSFET,一定偏压下,NFET,垂直沟道的能带图和沿沟道的能带图,半导体器件原理,南京大学,线性区的电流电压特性,阈值电压,V,t,半导体器件原理,南京大学,饱和区的电流电压特性,体效应系数：,夹断和电流饱和,电流饱和效应的说明,电流饱和效应的进一步说明,沟道长度效应的定性解释,N,沟,MOSFET,的低场迁移率随,V,GS,的变化,简单模型和考虑载流子速度饱和模型计算的电流电压曲线,纵向电场对电流的影响,相当于沟道长度变长,饱和电压随沟道长度的变化,饱和电压随沟道长度的减小而迅速减小,半导体器件原理,南京大学,亚阈值电流,第二项（反型层电荷密度,Q,i,）远小于第一项（耗尽层电荷密度,Q,d,）,半导体器件原理,南京大学,亚阈值摆幅：（漏电流变化,10,倍所对应的栅压变化）,不大依赖于器件参数，微依赖于掺杂浓度,半导体器件原理,南京大学,半导体器件原理,南京大学,5.,衬底偏压和温度对阈值电压的影响,衬底的敏感（体效应）,半导体器件原理,南京大学,半导体器件原理,南京大学,反向衬底偏压加大了体耗尽区的宽度，提高了阈值电压。,半导体器件原理,南京大学,温度的影响：,（,通常在,1mV/K,）,半导体器件原理,南京大学,阈值电压下降和亚阈值摆幅的退化,MOSFET,器件零栅压时的漏电流在,100,C,是室温的,30-50,倍。,半导体器件原理,南京大学,例,7.1,说明大于阈值电压后,继续增加的栅压都增加在氧化层上,而不是在半导体上,.P306,半导体器件原理,南京大学,例,7.5,估算,x,方向运动的沟道电子两次碰撞之间的时间,t,x,并与体硅中的平均自由时间进行比较,.P322,半导体器件原理,南京大学,例,7.9,已知一个,n,沟,MOSFET,，源漏电压,V,DS,=2V,时，由于速度饱和效应，使得未饱和电流减小到原来的,1/2,，求,L,值。,半导体器件原理,南京大学,例,8.2,考虑一个两百万个晶体管的芯片，在给定时刻，有一半的晶体管处于关态，希望芯片的总关态亚阈值电流低于,10uA,，对于单个器件，阈值时的电流是,1uA,，亚阈值摆幅,80mV/decade,计算最小电源电压,V,DD,输入栅压在,0V,DD,之间变化。,半导体器件原理,南京大学,课堂练习,1,。,7.3,如图所示的晶体管，栅压要改变多少才能使衬底反型？阈值电压是多少？假设外加电压一半降在氧化层上，一半降在半导体上。如果图中的的晶体管处于热平衡态，那么这个器件是何种类型？,2,。,7.5,对于一个用简并掺杂,n,型硅栅制作的,NFET,如果希望不加栅压时就存在沟道，,p,型衬底的掺杂浓度是多少？假设内建电势差一半降在氧化层上，一半降在硅上，“沟道存在”的定义是 硅表面反型层，即在,Si/SiO,2,界面处的电子浓度等于,p,型硅体内的空穴浓度。所求出的掺杂浓度是形成耗尽型器件所需要的最小掺杂浓度，还是最大掺杂浓度？,3,。,7.11,一个增强型,NFET,，参数如表一所示,(u,lf,=500cm,2,/VS,t,ox,=4nm;C,ox,=8.6*10,-7,F/cm,2,),，阈值电压,V,T,=1V,沟道长度,1um,，宽度,5um,，考虑速度饱和效应，,v,sat,=5,*,10,6,cm/s,求下列情形下的电流,I,D,(1)V,GS,=0V,V,DS,=1V;(2)V,GS,=2V,V,DS,=1V;(3)V,GS,=3V,V,DS,=1V,