MOS场效应晶体管基础

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1、3.1双端MOS结构1、MOS结构及其场效应2、半导体的耗尽及反型3、平衡能带关系4、栅压-平带电压和阈值电压5、电容（C-V）特性MOS-V+a.MOS结构b.电场效应1、双端MOS结构及其场效应-V+_______+++++++p型空穴堆积a.p增强型+V-+++++++p型空穴耗尽b.p耗尽型_______+V-+++++++p型电子堆积c.p反型_______-V+V++V2、半导体的耗尽及反型s表面势空穴堆积电子堆积-V++++++++n型电子堆积a.n增强型+V-+++++++n型电子耗尽b.n耗尽型_______+V-+++++

2、++n型空穴堆积c.n反型_______+V-V--V2、半导体耗尽及反型_______s表面势空穴堆积电子堆积2、耗尽区宽度反型表面导电性增加，屏蔽外加电场，空间电荷区不能再增大。耗尽表面导电性降低，外加电场进一步深入，空间电荷区增大。金属氧化物p型半导体3、平衡能带结构真空能级金属氧化物p型半导体真空能级能带平衡关系：总的能带弯曲等于金属半导体功函数差：金属功函数电子亲合能3、栅压-VG+金属氧化物半导体4、平带电压金属氧化物半导体金属氧化物半导体5、阈值电压金属氧化物p型半导体金属氧化物p型半导体5、阈值电压5、阈值电压6、电荷分布平带

3、耗尽弱反型堆积强反型注：堆积和强反型载流子增长很快。7、MOS电容模型8、理想C-V特性堆积耗尽中反型强反型低频高频8、理想C-V特性堆积中反型强反型耗尽低频高频9、非理想效应堆积反型低频高频9、非理想效应禁带中央阈值平带a.固定栅氧化层电荷b.界面态效应3.2MOS场效应晶体管1、MOSFET的结构及工作原理2、电流-电压关系（定性分析）3、电流-电压关系（定量分析）4、MOSFET的等效电路5、MOSFET的频率限制特性1、MOSFET的结构及工作原理p源(S)栅(G)漏(D)体(B)p源(S)栅(G)漏(D)体(B)n沟GDSBGDSB（

4、1）N沟增强型（2）N沟耗尽型1、MOSFET的结构及工作原理n源(S)栅(G)漏(D)体(B)n源(S)栅(G)漏(D)体(B)p沟GDSBGDSB（3）P沟增强型（4）P沟耗尽型1、MOSFET的结构及工作原理pGDSpGDS空间电荷区电子反型层(a)栅压低于阈值电压：沟道中无反型层电荷(b)栅压高于阈值电压：沟道中产生反型层电荷2、电流-电压关系（定性）（小的漏源电压作用）pGDS电子反型层2、电流-电压关系（定性）P耗尽区氧化层反型层P反型层P反型层线性区偏离线性饱和3、电流-电压关系（定量）GDSp电子反型层3、电流-电压关系（定量）

5、金属氧化层P型半导体（a）电荷关系（b）高斯关系3、电流-电压关系（定量）（c）电势关系（d）能量关系金属氧化物半导体3、电流-电压关系（定量）电流公式电荷关系电压关系阈值电压电流-电压关系：3、电流-电压关系（定量）电流-电压关系：（VGS>VT，VDS

6、S0）（2）饱和电流-电压关系：（VDS=VDS(sat)）3、电流-电压关系（定量）电流-电压关系的应用（2）——MOSFET的跨导MOSFET跨导的定义:非饱和区跨导:饱和区跨导:线性很好！3、电流-电压关系（定量）衬底偏置效应pGDS4、小信号等效电路4、小信号等效电路栅极：漏极：5、频率限制因素与截止频率输入电流：截止频率：输出电流：电流增益：电压增益：6、CMOS技术（1）CMOS电路（2）器件结构-V+V输入输出N型衬底输出P阱+V-V输入*问题：闩锁效应优点：互补，一开一关；电流小，功耗低；充放电回路短，速度快；线性好，温漂小。