mos器件的特性分析

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1、MOS器件的特性分析摘要本次实验以型号为2N7000的NMOS,型号力BS250的PMOS的两款器件力测试条件，使用吉士利仪器测出I一V曲线与C-V曲线，测量出增强型NMOS与增强型PMOS的输出特性曲线，转移特性曲线，栅源电容，栅漏电容。各个测量结果在下文进行一一说明，曲线趋势据符合理论预测。引言过去数十年来，MOSFET的尺寸不断地变小。早期的集成电路MOSFET制程里，通道长度约在几个微米的等级。但是到了今日的集成电路制程，这个参数己经缩小了几十倍甚至超过一百倍。2012年初，Intel开

2、始以22纳米的技术来制造新一代的微处理器，实际的元件通道氏度可能比这个数字还小一些。至90年代末，MOSFET尺寸不断缩小，让集成电路的效能大大提升，而从历史的角度来看，这些技术上的突破和半导体制程的进步有著密不可分的关系。本实验是从MOS器件最基本特性入手，但同时这些性质在实际用途有着重要的作用，为我们进一步了解MOS打下较为扎实的基础。实验仪器与方法利用吉士利仪器2602测得的NMOS与PMOS器件的参数及取值范围。NMOS器件2N7000和PMOS器件BS250Vgs：2v~3vVds：0

3、v-3vviz/:据处理与讨论1、NMOS特性曲线图1、Cgd—Vgd曲线1.50E-011—cgs(v)JCL)S6O1.00E-011-5.00E-012--0.50.0Vgs(V)0.5图2、Cgs…Vgs曲线栅漏电界一电压与栅源电界一电压关系是一样，因为M0S器件两端是对称的，而在测量时只需测需要的的两端，因此结果一致。在栅漏对交流短路的情况下，当栅源电压Vgs增加-时，沟道内载流子电荷的变化量。根据半导体物理与器件的NM0S电容特性的分析，以及实验所取的频率可知为低频强反型型时的栅压和

4、电容关系与图巾所得曲线相符。0.10n0.08-0.06-0.04-0.02-0.00-123图3、输岀特性曲线当^NM0S进入饱和区，此时源漏电流与Vds无关，满足关系式hs=W^?＜，X(VGS一Vt02，W为NMOS沟道宽度，L为沟道长度，为电子迁移率，WjunCoxr为阈值电压。跨导为-Vt饱和区的跨导随着VgS的提高而增人，但由输出特性曲线可以看出在饱和区时，Ids随着Vds的增加有微弱的增加，这是因为有效沟道调制效应造成的结果。当一时，向源端移动，即夹断点向源端移动，但夹断点的电压

5、依然为,有效沟道长度减小，导致电阻减小，因此源漏电流才会有所增加，但在长沟道MOS器件并不显著，但在短沟道且比较突出。时，器件处于线性区一WDS—士~,2］，Sm=可以把MOS看成受栅电压控制的电阻，称为通,输出特性曲线幵始一部分可以近似为直线，斜率就是通道电阯的倒数。图4、NMOS的转移特性曲线因为这次Vds保持3v不变，转移特性曲线近2.5v以后之所以是平的，是因为仪器的限流作用，所以此次有效区域大约在uvn2.5V,小于1.5V器件就截止了,这一段区域器件将保持饱和区。BBook1_B[6

6、6]:slope=0.00283374CQ0.010-0.005-0.000-123Vgs这是刚导通的阶段，斜率为0.00283374，g卩笑/n=0.00283374$——BBook1_B[79]:slope=0.03387680.010-（/）0.0050.000Vgs随着Vgs的增加，跨导必然增加，此时的反,。=0.0338768s。(/)0.0001一0.0000二•0.0001」-0.0002--0.0003--0.0004--0.0005--0.0006」-0.0007--0.000

7、8--0.0009-•0.0010」-0.0011-•0.0012」-0.0013--0.0014-Vgs=-1.516vVgs=-1.617vVgs=-1.718vVgs=-1.819vVgs=-1.920vVgs=-2.02v•1VdsPMOS的输出特性曲线与NMOS的差别是阈值电压为货，且栅源电压要小于阈值电压才能导通，并且负的越厉害,沟道中的自由移动电荷越多，电流越大。Ids(A)Igs(A)0.000--0.005--0.010-I'I'I'I-3-2-10Vgs(V)PMOS的转移特

8、性曲线左边电流不变是因为设备的限流作用导致的，右边的电流为0,是因为截止状态，栅源电压大于陶值电压Cgd(F)5.00E-011-4.00E-011-EP6O3.00E-011-2.00E-011-I■I•I-505Vgd(V)在lOOhz高频下PM0S的电容随电压增大，趋势如图，基本一致由PMOS的电容电压特性分析可知，强反型，屮反型，耗尽，堆积时的电容特性趋势，从左到右正和上图一样，上图和分析一致结论：(1)跨导的计算对于XMOS的阈值电压可从转移特性曲线中求出斜率，我通过origin自带的