MOS场效应晶体管略低于饱和情况的漏-源电导的特性详解

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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