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mos晶體管的溝道長度影響 增加漏極-源極件電壓會受到什么影響呢

信息來源:本站 日期:2017-08-16 

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MOS管夾斷與溝道長度調制

實踐工作中,晶體管的溝道長度對特性式有一定的影響,這叫做溝道長度調制。

1.MOS晶體管在非飽和區(qū)的行為

下面以NMOS晶體管為例,討論MOS晶體管處于導通狀態(tài)時的溝道厚度。圖1.25中,假如源極、漏極的電位都是OV,則VGS=VGD。這時,假如VGS>VT,那么,如圖1. 25 (b)所示,在源區(qū)與漏區(qū)之間會構成厚度平均的溝道。
假如堅持VGS>VT的狀態(tài),從OV開端增加漏極的電壓,由于柵極-漏極間電壓表示為VGD=VGS-VDS,所以當VDS VGD>VGS-(VGS-VT)
∴VGD>VT
就是說,加在柵極—漏極間的是大于閾值電壓VT的電壓。

所以當MOS晶體管工作在非飽和區(qū)時,柵極-源極間電壓VGS也好,柵極-漏極間電壓VGD也好,都比閾值電壓VT高,所以構成了從源區(qū)到漏區(qū)的溝道。但是,由于VGD=VGS-VDS,所以VGD比VGS小。那么在漏區(qū)左近硅外表感應的電子數(shù)目要比源區(qū)左近感應的電子數(shù)目少。其結果,如圖1. 26所示,漏極左近的溝道厚度就比源區(qū)左近溝道的厚度薄。

2.非飽和區(qū)與飽和區(qū)的分界

假如繼續(xù)增加漏極-源極間電壓VDS,以致于VDS=VGS-VT,這時的工作區(qū)域相當于非飽和區(qū)與飽和區(qū)的分界處。由于柵極—漏極間電壓VGD=VGS-VDS=VT,所以柵極-漏極間電壓就與閾值電壓VT相等。就是說,如圖1. 27所示,漏區(qū)左近的溝道簡直消逝了,把溝道消逝的狀態(tài)稱為夾斷。
繼續(xù)再增大漏極—源極間電壓,就變成VDS>VGS-VT,NMOS晶體管就工作在飽和區(qū)了。這時,柵極—漏極間電壓VGD=VGS-VDS

3.夾斷時漏極電流是一定值

如圖1.29所示,設溝道端與漏區(qū)端之間耗盡層的長度為△L,那么漏極電流可表示為


假如增大漏極—源極間電壓VDS,由于加在耗盡層上的電壓增加了,所以耗盡層長度△L也增加。不過在L比△L大很多的狀況下,式(1.12)中的△L能夠疏忽不計,于是就得到

這時漏極電流ID與漏極—源極間電壓VDS無關,是根本不變的值,關于這個問題可作如下了解。
由于夾斷點的電位總是VGS-VT,所以飽和區(qū)溝道的橫向電場E為:

VDS的增加也使耗盡層長度△L延伸。假如溝道長度L比△L大很多,AL能夠忽略不計時,橫向電場F的大小就是:這時就與VDS無關。其結果,即便VDS增加,飽和區(qū)中的漏極電流ID也是一定的值。
在非飽和區(qū)中不產(chǎn)生夾斷點。由于從源區(qū)到漏區(qū)都構成溝道,所以漏極—源極間電壓VDS是加在溝道長度L上的。因而溝道中的橫向電場E與VDS成比例地增加:

所以漏極電流ID的增加與VDS成比例。


4.溝道長度變短時△L不可無視—一溝道長度調制

假如MOS晶體管的溝道長度L變短,那么式(1.12)中的△L就不可疏忽。隨著VDS的增加,△L也增加,使有效溝道長度(L-△L)變短,因而如圖1. 30所示,漏極電流增加,這叫做溝道長度調制效應。



思索到溝道長度調制,飽和區(qū)的漏極電流由下式給出:

△L與VDS的關系親密,假如令式(1.17)中的△L/L=λVDS,就得到該式中的λ叫做溝道長度調制參數(shù),λ越大,表示溝道長度調制效應越強。
為了抑止溝道長度調制效應,有效的方法是增大MOS晶體管的溝道長度L,使λ變小。
式(1.18)中,假如令VDS=-1/λ,則ID=0。

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