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  • 1 # 七醬七

    1.閾值電壓:

    閾值電壓也稱為開啟電壓,是MOSFET的重要引數之一,其定義是使柵下的襯底表面開始發生強反型時的柵極電壓,記為Vτ。在正常情況下,柵電壓產生的電場控制著源漏間溝道區內載流子的產生。使溝道區源端強反型時的柵源電壓稱為MOS管的閾值電壓。

    影響閾值電壓的因素:

    a.柵氧化層厚度

    b.襯底費米勢

    c.金屬半導體功函式差

    d.耗盡區電離雜質電荷密度

    e.柵氧化層中的電荷面密度

    閾值電壓是MOSFET最重要的引數之一,要求精確的控制。在諸因素中,影響最大的是柵氧化層的厚度和襯底摻雜濃度,但這兩個參量在很大的程度上會由其它設計約束事先確定。

    2.飽和電壓和飽和電流

    MOSFET的飽和電壓就是輸出源-漏電流飽和時所對應的源-漏電壓。源-漏電流飽和的狀態也就是溝道在靠近漏極端處夾斷了的狀態。對於增強型MOSFET,源-漏電壓VDS<(VGS-VT)時一定是非飽和狀態(溝道未夾斷),否則在VDS≥(VGS-VT)時一定為飽和狀態(溝道夾斷);飽和電壓就是VDsat=(VGS-VT)。對於耗盡型MOSFET,其飽和電壓為VDsat=(VT-VGS)。

    MOSFET的飽和電壓即可給出一定柵極電壓下的最大輸出電流——飽和電流:

    飽和電壓(VGS-VT)的大小將直接影響到MOSFET的電壓增益KVsat、截止頻率fT和溝道渡越時間tch:

    KVsat ∝ L/(VGS-VT)

    fT ∝ (VGS-VT)/L2

    tch ∝ L2/(VGS-VT)

    3. 亞閾值斜率S

    亞閾值斜率S是表示MOSFET在亞閾區工作時,輸出飽和電流(是少數載流子擴散電流)減小10倍時所需要改變的柵-源電壓(單位是[mV/dec])的大小。S的值愈小,器件的開關速度就愈快。因此S值的大小即反映了MOSFET在亞閾區)以及限制器件的溫升。為了減小S值、提高MOSFET的亞閾區工作速度,就應當減小MOS柵極系統中介面態、降低襯底的摻雜濃度和加上一定的襯偏電壓(以減小耗盡層電容)。

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    4. 跨導gm

    MOSFET的跨導有柵極跨導和襯底跨導兩個不同概念的引數。

    ①柵極跨導gm:

    a.是表徵柵-源電壓對於輸出漏極電流控制作用強弱的一個重要的引數,它反映了器件的小訊號放大效能,希望越大越好。

    b.柵極跨導與MOSFET的增益因子β=WμCox/L成比例,高跨導即要求大的柵極寬長比(W/L)、高的載流子遷移率μ和大的柵氧化層電容(即大的柵絕緣膜介電常數)。

    c.線性區的柵極跨導與源漏電壓VDS成正比:

    gm ∝ β VDS

    d.飽和區的柵極跨導最大,與飽和電壓(VGS-VT)成正比:

    gm sat ∝ β (VGS-VT)

    若把飽和區的柵極跨導改寫為與飽和電流的關係,則在不同條件下具有不同的形式。對於已經制作好的MOSFET,有

    gm sat ∝ (IDsat)1/2

    這時可以透過增大飽和電流來提高跨導。

    對於將要設計的MOSFET,有

    gm sat ∝ IDsat/(VGS-VT) ∝ (IDsat)1/2

    據此即可根據飽和電壓或者飽和電流的要求來設計器件的結構和材料引數。

    ②襯底跨導:

    是表徵襯偏電壓對源-漏電流控制能力大小的一個引數,也稱為背柵跨導。MOSFET的襯偏電壓引起溝道電阻增大、源-漏電流降低和柵極跨導減小等一系列的現象,統稱為襯偏效應,這種效應也就相當於一個JFET的功能,希望越小越好。

    5.導通電阻

    導通電阻RON說明了VDS對ID的影響 ,是漏極特性某一點切線的斜率的倒數

    ·在飽和區,ID幾乎不隨VDS改變,RON的數值很大 ,一般在幾十千歐到幾百千歐之間

    ·由於在數位電路中 ,MOS管導通時經常工作在VDS=0的狀態下,所以這時的導通電阻RON可用原點的RON來近似

    ·對一般的MOS管而言,RON的數值在幾百歐以內。

    6.極間電容

    ·三個電極之間都存在著極間電容:柵源電容CGS 、柵漏電容CGD和漏源電容CDS

    ·CGS和CGD約為1~3pF

    ·CDS約在0.1~1pF之間

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    7.低頻噪聲係數NF

    ·噪聲是由管子內部載流子運動的不規則性所引起的

    ·由於它的存在,就使一個放大器即便在沒有訊號輸人時,在輸  出端也出現不規則的電壓或電流變化

    ·噪聲效能的大小通常用噪聲係數NF來表示,它的單位為分貝(dB)

    ·這個數值越小,代表管子所產生的噪聲越小

    ·低頻噪聲係數是在低頻範圍內測出的噪聲係數

    ·場效電晶體的噪聲係數約為幾個分貝,它比雙極性三極體的要小

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