MOS管衬底偏置效应（体效应）对阈值电压的影响

MOS管衬底偏置效应

由许多MOS管所构成的MOS集成电路中，很多管子做在同一块衬底上，这时就不能把所有MOS管的源极与公共的衬底相连，势必有些管子的衬底相对源极加上了一个反向偏置电压，由于电压的影响，使增强型MOS管的开启电压增大，而使耗尽型管向增强型管的方向变化，n沟MOS管衬底加偏置的情况如图1.2-6所示。

在MOS的衬底与源之间加了反偏电压后，沟道与衬底之间的耗尽区宽度变大，带负电的离子增多，从而耗尽区内有较多的负电荷。MOS管衬底偏置效应。在此同时，由于栅极电压没有变化，所以栅极上的正电荷域没有改变。按照整个系统的电荷守恒原理，硅表面总的负电荷量也不应改变。由此可见，耗尽区中空间负电荷的增加必然会使沟道中电子电荷密度相应减少，因此导致沟道导电能力的减弱。若仍要维持沟道内原有的电子电荷密度，以保持其导电性能，必需增加栅极电压VGS来增加正电荷总量以补偿引起的空间电荷区中负电荷的增加。n沟道MOS管的开启电压就相应提高了。MOS管衬底偏置效应。显然，VBS越大，开启电压的增加量ΔVT也越大。下面来讨论ΔVT。

由于反向偏压的作用，沟道和衬底间的耗尽层向衬底内部扩展，耗尽层中的电荷增多，与（1.2-6）式相似，可表示为：

其阈值电压为：

（1.2-16）式减去（1.2-12）式，即得ΔVT：

式中

称为体效应因子。从而：

对于P沟增强型MOS管，ΔVT<0，即：

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