MOS管結(jié)構(gòu)及其I/V特性詳細(xì)分析-KIA MOS管

MOSFET的基本結(jié)構(gòu)

以NMOS為例介紹MOSFET的基本結(jié)構(gòu)，如下圖所示，器件以p型硅為襯底，并擴(kuò)散形成兩個(gè)重參雜n+的區(qū)域，分別為源端（Source）和漏端（Drawn），應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)于單個(gè)器件，源端和漏端是人為定義的，兩者是對(duì)稱(chēng)可交換的。

對(duì)于NMOS器件，源端一般接在電路的最低電位（接地），但對(duì)與PMOS源端一般接在最高電位（Vdd）。源漏之間的存在導(dǎo)電溝道，其理論長(zhǎng)度為 LdrawnL，但是由于在形成過(guò)程中國(guó)的非理想因素的影響，導(dǎo)電溝道的長(zhǎng)度會(huì)有一定程度的減小，也即 LeffL ,兩者之間的距離差為由于電子（空穴）熱運(yùn)動(dòng)引起的遷移長(zhǎng)度LD。

在溝道上方先生長(zhǎng)一層絕緣的二氧化硅，然后再生長(zhǎng)已成多晶硅作為柵極，與源漏方向垂直的珊的尺寸叫柵寬W?？梢灾?，柵極與器件的其他部分是絕緣的，但是柵極卻在MOS導(dǎo)電方面起著極其重要的作用：通過(guò)在柵極施加電壓影響溝道的空穴（電子）的遷移進(jìn)而影響器件的導(dǎo)電性能。

由此可見(jiàn)，在一定程度上來(lái)講，MOSFET是壓控器件，這在后面也會(huì)提到。應(yīng)當(dāng)注意的是，MOSFET是一個(gè)四端器件，但是通常情況下為了避免二級(jí)效應(yīng)帶來(lái)的影響，會(huì)將器件的源端和漏端相連，作為一個(gè)三端器件使用。

MOSFET的I/V特性

上圖顯示了在（ VGS ? VTH ）一定時(shí)漏源之間的電流隨著漏源之間的電壓變化的趨勢(shì)，從圖中可以看出，MOSFET的I/V特性曲線(xiàn)被劃分到兩個(gè)區(qū)域，即左上方的逐漸增加區(qū)域(三極管區(qū))以及右下方的穩(wěn)定區(qū)域（飽和區(qū)），其分別可以用兩個(gè)公式來(lái)描述：

上述μn為電子遷移率， COX為柵氧化層的電容，W為柵寬，L為柵長(zhǎng)，VGS為柵源之間的電壓，VDS為漏源之間的電壓，VTH為MOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓

ΦMS為多晶硅柵和硅襯底功函數(shù)之間的壓差，Nsub是襯底的參雜濃度，Qdep是耗盡區(qū)電荷，tox為氧化層厚度，ε表示對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)，進(jìn)一步的，當(dāng) VDS ＜<（VGS ? VTH）時(shí)：

此時(shí)可以將MOSFET看作是一個(gè)電阻，并稱(chēng)MOSFET工作在深三極管區(qū)

注：對(duì)于PMOS器件，只需將上述公式中的μn改為up并添加負(fù)號(hào)即可。考慮到由于器件工作在飽和區(qū)時(shí)，ID保持不變，因此定義一個(gè)電導(dǎo)來(lái)描述它

該電導(dǎo)被稱(chēng)之為跨導(dǎo)，它表征了柵源電壓轉(zhuǎn)換為漏電流的能力。

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