MOS晶体管的温度特性及受温度影响的详解

在MOS器件的特性方程及主要参数中，几乎都和导电因子κ及阈电压VT有关，而这两个参数都是随着温度而变化的，因此，温度的变化就直接影响着MOS器件和MOS电路的工作性能及其可靠性。所以在电路设计时，必须把器件的参数随温度变化的因素考虑进去。

一、导电因子随温度的变化

导电因子κ的表达式为：

其中载流子的表面迁移率以是随温度的变化的主要因素。MOS晶体管的温度特性理论和实践证明：对于N沟道和P沟道MOS器件，反型层中的电子和空穴迁移率与温度的关系近似为：

即随着温度升高，反型层中载流子的迁移率是下降的，见图1-36和图1-37。这是由于温度升高，载流子在沟道中受到的散射几率增加的缘故。

在温度为T℃时的μ和κ值，可以从下式确定：

式中T为工作温度，和为25℃时的值，可以通过测量样管的饱和电流而计算求得。

下面给出了随温度变化的关系曲线，可供电路设计时参考。

二、阈电压随温度的变化

从阈电压的表达式：

中看到，明显随温度变化的因素主要是费米势和空间电荷区电荷随温度的变化是极微的，完全可以忽略。

对于N沟道MOS器件：

由于与温度的关系为：

因此是随温度升高而减小的，同时，空间电荷区的面电荷密度为：

它的绝对值也是随温度升高而减小的。所以，N沟道MOS管的VT是随温度升高而降低的。如图1-39所示。

不难理解，MOS晶体管的温度特性，对于P沟道MOS管，随着温度的升高，|VT|也是减小的。如图1-40所示。

由于温度升高，会使MOS器件的|VT|减小，将造成漏泄电流的增大。所以在设计动态MOS电路时，特别要引起注意。

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