作者sovereignty ( )
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标题Re: [问题] mosFET的问题
时间Mon Nov 15 01:58:08 2010
※ 引述《wrt (一片小蛋糕)》之铭言:
: 1. body effect
: 为何在body端加一个负电压 会使Vt上升
: 如果在body加负电压 电子应该会被排斥到oxide接触面
: 使得Vt需要吸引得电子变少才对啊
: (因为body的负电已经排上去很多电子了)
: 所以Vt应该要下降才是啊
: 使得Vt需要吸引得电子变少才对啊
: (因为body的负电已经排上去很多电子了)
: (因为body的负电已经排上去很多电子了)
: 所以Vt应该要下降才是啊
: 为何是上升呢?
(以 nMOS 讨论)
第一个重要观念是 inversion charge (electron) 是从 S/D 提供的
然後 Vt 增加减少要从半导体元件物理的公式来看
(用物理画面想也可以,但有时会漏掉一些东西)
Vt (threshold voltage) (定义为 strong inversion 时的 Vg 值)
= Vfb (flatband voltage) +
psi_s (surface potential) +
depletion charge/Cox
当 Vb < 0, Vs = 0, 使 Vsb > 0 时,body effect 出现,使 Vt 增加
是由於 depletion charge 的增加,Vfb 跟 work function 有关,不受影响,
psi_s = 2*phi_b 和 doping 浓度有关,也不受影响
用 band diagram 看的话,就是 Vb 的负偏压把 bulk 的 band diagram 给往上抬
所以原本 depletion charge 和 psi_s 有关 (在根号里) 会变成 psi_s + |Vb|
所以第三项的贡献变大,Vt 上升
可以想像 Vb < 0 时,Vg 必须更正 (为产生足够多的 depletion charge)
才能使 Si band-bending 到 2*phi_b
: 2.short channel effect 和 channel length modulation
: 这两个是在说一样的东西吗??
: 前者是在说VD电压上升 使Vt变小
: 後者在说在饱和时 VD电压上升 电流还是会些微变大
: 这两个我怎麽看都是在说一样的东西啊
: 只是一个是非饱和一个是饱和状态下
: 电流变大不就是等於Vt下降吗?
: 观念有点不清楚 请高人解答 感谢
两个是不同的东西
short channel effect 造成 Vt rolloff (下降)
不一定要 Vd 电压上升,只是 Vd 增大问题会更严重
解释的方法是 charge sharing (倒梯形)
S/D 会吃掉一部分 gate controlled 的 depletion charge (三角形部分)
当 L 越小,两旁的三角形占整体梯形的比重越高,
所以 Vt 掉的更多
channel length modulation (CLM) 在 long-channel 也可以看到
只要 MOS 操作在 saturation 区,有 pinchoff 的现象,
此时 Leff = L - delta_L,使得 Id 会受 Vd 影响 (Vd 越大,pinchoff 越严重)
电流变大有可能是很多原因,电子学的公式是简化版的,从元件物里的角度会看更细
不只是 Vt (mobility 也可能会变,还有其他影响的项,如 CLM 的 lambda 参数等)
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