信息来源: 时间:2021-11-29
在外加栅极电压保持常数,漏源电压增加时,微分电导逐渐变小,测得的漏极电流开始饱和。因此,(4.20)和(4.21)不再成立,可变电阻的线性关系开始发生畸变。在此情况下,对在漏源电压极低条件下得出的近似表达式不再成立,作为一个整体必须用(4.14)式来计算漏极电流。方程(4.14)可以写成
式中参数k和Δ的定义是
和
Δ可以看成MOS场效应晶体管以栅压控制的可变电阻器方式工作时,与线性特征的偏差,在漏源电压增加时,Δ校正因子的影响变大,而且漏极电流-漏极电压曲线的斜率减小,直到电流达到饱和为止。
典型的p沟道增强型MOS场效应晶体管在低漏极电压情况下工作的电学特性如图4.3中的照片所示。正如从图4.3(a)可见,不论漏极电压取正值或负值,只要绝对值较小,器件近似电压可变电阻器是完全合理地。然而,如在图4.3(b)可见,对于外加负漏压,线性可变电阻区的动态范围为饱和电流的出现所限制,而对于外加正漏压,此范围又为漏-衬二极管的导通所限制。
对于理想情况,当漏电流发生饱和现象时,漏极电流-漏极电压曲线的斜率应该等于零。然而实际上,由于二级效应结果在饱和电流区内形成了有限动态漏电阻,因此观察到的斜率稍稍大于零。这些影响将在以后几节中详细讨论。目前暂时假定这些二级效应可以略而不计,在给定栅压下,产生饱和漏电流的漏电压,可令漏电流对漏电压的微商等于零来求得。微分式(4.14)有
求解(4.25)得到作为栅压函数的对应于饱和漏电流的漏电压值。此漏电压值记为,结果是
现在,因为对所有栅极电压大于平带电压的情况,有
因而当ф随衬底杂质浓度的增加而增加时,漏极电流将在较低的漏电压(对于给定的栅压)下达到饱和。因此,对于低电阻率衬底制作的MOS场效应晶体管(此时较大),漏极电流将在较低的漏电压时就会出现饱和,而漏电流-漏电压曲线转折点将移向更接近于原点。另一方面,对于用电阻率较高的衬底制作的MOS场效应晶体管,则如一级理论所预订的,漏电流将在比较高的漏电压才达到饱和区。因为表面耗尽区所包含的电荷密度总量比较小,而ф远远小于一。不难证明,对于用高电阻率衬底制作的这种器件,使漏极电流达到饱和区的漏电压近似等于
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