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不同MOSFETI作區(qū)的柵源電容和柵漏電容的變化情況

發(fā)布時間:2013/7/29 20:57:42 訪問次數(shù):6106

    與MOSFET相關(guān)的主要電容是柵極與溝道之間的電容,PESD3V3L5UV但是由于溝道的準確長度隨著源漏電壓VDS的變化而變化(圖2.18),因此電容值也隨著VDS的變化而變化。例如,在三極管區(qū),溝道長度為源極到漏極的距離(即繪圖長度L,drawnlength),整體的柵極溝道電容在源極和漏極均勻分離,與溝道寬度W、繪圖長度L和單位面積電容C‰成正比(。但是在飽和區(qū),溝道長度縮短,溝道進一步向源極靠近,一部分溝道電容增加到有效柵源電容上,而柵漏電容。減小至僅為交疊容。在截止區(qū),兩個電容都非常小,近似等于它們各自的交疊電容。圖2.21表示了在MOSFET整個工作狀態(tài)下這些電容的變化。
    圖2.21  不同MOSFETI作區(qū)的柵源電容和柵漏電容的變化情況

            
    MOSFET晶體管通常都要進行閾值電壓注入的工序,以保證閾值電壓在工藝角和溫度角下限制在可接受的范圍之內(nèi)(如0.5~0.7V)。未進行閾值電壓注入調(diào)整的器件稱為自然或者本征( natural or native)晶體管。P-襯底上制造的自然NMOS晶體管的閾值電壓近似為OV,自然PMOS器件閾值電壓近似為-1.5V。
    為了區(qū)分自然器件與其他類型的器件,在電路圖符號上進行區(qū)分很有幫助,通過圖示在一定程度上說明它們各自的電學特性,但是差別要非常小。最基本的三端柵極電容耦合MOS晶體管的符號為襯底、增強型晶體管,這與P-襯底上的NMOS晶體管的情況相同[圖2.18和圖2.22(a)]。第四個背柵端[圖2.22(b)]表示體極與襯底是隔離的,以圖2. 20中所示的N-阱P型溝道器件為例進行說明。通常情況下,源極和漏極之間增加的虛線[圖2.22(c)]表示在柵源電壓為零時溝道仍有輕微反型,這與閾值電壓接近于零的自然NMOS器件類似。類似地,源極和漏極之間增加的實線[圖2.22(d)]表示在柵源電壓為零的情況下存在強反型溝道,器件進行閩值電壓調(diào)整的目的就是改變這種情況,這種晶體管稱為耗盡型晶體管。另外,如果柵極的線更粗[圖2.22(e)],表示柵極是在第二層的多晶硅條上(柵極和溝道之間存在更厚的柵氧化層),這對于要求高柵源擊穿電壓的情況非常有用。雖然不是很常用,但是改變漏極線條,可能表示漏極為輕摻雜,與N-阱中漏極的襯底NMOS晶體管相同,在要求高漏柵和漏源擊穿電壓的應用中非常有用。這些改變以及其他組合或者相反的表示也可以應用在PMOS晶體管中。

          

    與MOSFET相關(guān)的主要電容是柵極與溝道之間的電容,PESD3V3L5UV但是由于溝道的準確長度隨著源漏電壓VDS的變化而變化(圖2.18),因此電容值也隨著VDS的變化而變化。例如,在三極管區(qū),溝道長度為源極到漏極的距離(即繪圖長度L,drawnlength),整體的柵極溝道電容在源極和漏極均勻分離,與溝道寬度W、繪圖長度L和單位面積電容C‰成正比(。但是在飽和區(qū),溝道長度縮短,溝道進一步向源極靠近,一部分溝道電容增加到有效柵源電容上,而柵漏電容。減小至僅為交疊容。在截止區(qū),兩個電容都非常小,近似等于它們各自的交疊電容。圖2.21表示了在MOSFET整個工作狀態(tài)下這些電容的變化。
    圖2.21  不同MOSFETI作區(qū)的柵源電容和柵漏電容的變化情況

            
    MOSFET晶體管通常都要進行閾值電壓注入的工序,以保證閾值電壓在工藝角和溫度角下限制在可接受的范圍之內(nèi)(如0.5~0.7V)。未進行閾值電壓注入調(diào)整的器件稱為自然或者本征( natural or native)晶體管。P-襯底上制造的自然NMOS晶體管的閾值電壓近似為OV,自然PMOS器件閾值電壓近似為-1.5V。
    為了區(qū)分自然器件與其他類型的器件,在電路圖符號上進行區(qū)分很有幫助,通過圖示在一定程度上說明它們各自的電學特性,但是差別要非常小。最基本的三端柵極電容耦合MOS晶體管的符號為襯底、增強型晶體管,這與P-襯底上的NMOS晶體管的情況相同[圖2.18和圖2.22(a)]。第四個背柵端[圖2.22(b)]表示體極與襯底是隔離的,以圖2. 20中所示的N-阱P型溝道器件為例進行說明。通常情況下,源極和漏極之間增加的虛線[圖2.22(c)]表示在柵源電壓為零時溝道仍有輕微反型,這與閾值電壓接近于零的自然NMOS器件類似。類似地,源極和漏極之間增加的實線[圖2.22(d)]表示在柵源電壓為零的情況下存在強反型溝道,器件進行閩值電壓調(diào)整的目的就是改變這種情況,這種晶體管稱為耗盡型晶體管。另外,如果柵極的線更粗[圖2.22(e)],表示柵極是在第二層的多晶硅條上(柵極和溝道之間存在更厚的柵氧化層),這對于要求高柵源擊穿電壓的情況非常有用。雖然不是很常用,但是改變漏極線條,可能表示漏極為輕摻雜,與N-阱中漏極的襯底NMOS晶體管相同,在要求高漏柵和漏源擊穿電壓的應用中非常有用。這些改變以及其他組合或者相反的表示也可以應用在PMOS晶體管中。

          

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