MOSFET地短沟道效应

MOSFET 地短沟道效应 1、有用文档 MOSFET 的短沟道效应 3 第 8 章 MOSFET 的短沟道效应 MOSFET 的沟道长度小于 3um 时发生的短沟道效应较为明显。短沟道效应是由以下五种因素引起的，这五种因素又是由于偏离了理想按比例缩小理论而产生的。它们是：〔1〕由于电源电压没能按比例缩小而引起的电场增大；〔2〕内建电势既不能按比例缩小又不能忽视；〔3〕源漏结深不能也不简洁按比例减小；〔4〕衬底掺杂浓度的增加引起载流子迁移率的降低；〔5〕亚阈值斜率不能按比例缩小。〔A〕亚阈值特性我们的目的是通过 MOSFET 的亚阈值特性来推断阈值电压到底能缩小到最小极限值。对于长沟道器件而言，亚阈值电流由下式给出也可以写成如下的形式式中的为单位面积耗尽区电容。是热电压，，在大于几个热电压时有对上式两边取对数上式也 2、可以写成从式〔8.4〕中可以看出，当时，即当栅－源电压等于亚阈值电压时有亚阈值电流：为了使时，器件可以关断，我们可以令〔8.4〕中的，则有假如规定关断时〔当〕的电流比在〔当〕的电流小 5 个数量级，式(8.7)和式(8.8)的两边相除则有得到亚阈值电压的最小值为假如则亚阈值电压的最小值是。假如还想将阈值电压降低到 400mV 左右，那么就要减小的值，使。考虑到温度对阈值电压的影响，按比例缩小阈值电压将更加困难。阈值电压的温度系数。导致阈值电压在温度范围〔0－85℃〕内的转变是 85mV。制造工艺引起的最小转变也在 50mV 之间。工艺和温度引起的转变合计为 135mV 左右。因此，对增加型的 MOS 器件其阈值电压一般都把握在之间。〔B〕短沟道效应使阈值电压减小对理想 MOSFE 3、T 器件，我们是利用电荷镜像原理导出阈值电压的表达式。见下列图。式中忽视了沟道中的反型层电荷密度，为最大耗尽层单位面积电荷密度。这个电荷密度都由栅的有效面积把握。并忽视了由于源/漏空间电荷区进入有效沟道区造成的对阈值电压值产生影响的因素。图 8.2a 显示了长沟道的 N 沟 MOSFET 的剖面图。在平带的状况下，且源－漏电压为零，源端和漏端的空间电荷区进入了沟道区，但只占沟道长度的很小一部分。此时的栅电压把握着沟道区反型时的全部反型电荷和空间电荷，如图 8.2b 所示。随着沟道长度的减小，沟道区中由栅压把握的电荷密度减小。随着漏端电压的增大，漏端的空间电荷区更严峻地延长到沟道区，从而栅电压把握的体电荷会变得更少。由于栅极把握的沟道电荷区中的电荷数量会对阈值电压造成影响，...