清华大学研究生数字大规模集成电路课件

第3章（课件）MOS器件2004年9月22日第三章
第一节
S -

MOS器件

MOS 器件的工作原理
+ VGS G D

n+

n+

n-channel
n 沟道

Depletion 耗尽区 Region p-substrate
P 衬底

B

2004-9-22

清华大学微电子所《 数字大规模集成电路》

周润德

第3章 第1页

MOS 晶体管的类型与符号
D D

G S

G

S

NMOS 增强型
D

NMOS 耗尽型
D

G

B

G S

B

S

PMOS 增强型（带体端）

NMOS 增强型（带体端）

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周润德

第3章 第2页

MOS管的阈值电压（Threshold Voltage）

衬底费米势 功函数差

注入 表面电荷 耗尽层电荷
0.9 0.85 0.8 0.75 0.7

衬偏（体）效应

衬偏效应系数

V (V)

0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 -2.5

T

-2

-1.5

-1

-0.5

0

V

BS

(V)

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周润德

第3章 第3页

MOSFET的电流与电压的关系（长沟道）
线性区： VGS -VT > 0

其中 工艺跨导参数

饱和区：

VGS -VT > 0
沟长调制

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周润德

第3章 第4页

MOSFET的电流与电压的关系（长沟道）
6 x 10
-4

VGS= 2.5 V

5

电阻区
4

饱和区
VGS= 2.0 V

ID (A)

3

VDS = VGS - VT
VGS= 1.5 V

平方关系

2

1

VGS= 1.0 V

0

0

0.5

1 V DS