MOS管埋沟管工作状态和应用两种情况分析

在此简单介绍一下埋沟管的IDS计算中的一些问题。由于埋沟管有多种工作状态，情况比表面沟复杂。第二节中已指出，不能以简单地改变开启电压的办法用表面沟公式代替埋沟公式。埋沟管有三种工作状态，即表面反型、表面耗尽和表面积累，而且因为源端和漏端电位不同可以工作在不同的状态，例如可以是源端表面积累而漏端表面耗尽，由此使计算IDS的公式更为复杂。

用“BOX”分布已有人详细推导出埋沟管在各种可能工作状态下的IDS公式。但是由于状态多、公式繁、参量不易确定等因素，不宜实用于电路模拟计算。因此需作进一步的简化和近似。

作为较合理的简化，先不考虑表面反型的情况，因为这可以通过工艺控制离子注入的深度较浅的措施而达到。由此只需要区分出表面耗尽和表面积累两种情况。前者仅靠注入的埋沟导电，如第二节所述，这时对跨导系数β中的迁移率μs和栅电容Cox必须要修正，Cox修正为平均电容修正为μB。除了上述的修正外，IDS公式中VTB应被第二节中的VTD所替代。由此得到一个类似于表面沟的IDS公式（1.43）和（1.46）。表面积累的情况要复杂一些，因为表面积累层和埋沟同时起导电作用，总的IDS应是两者相加。表面积累层产生机理与表面沟完全相同，因此对它可以直接应用表面沟的公式形式，只是将VTD代替原来公式中的VTB就可以了。如果表面积累层导电起主要作用，埋沟可以被略去，那末可以直接移用表面沟管的计算公式。

结合到实际应用，主要有两种情况：

1、CMOS电路中的PMOS埋沟管

它是一个增强管。在导电工作状态下，由于lVGSl较大（约5V），表面呈强积累状态。因此，在这种情况下除了改变开启公式外，可以采用表面沟的公式，比较简便。但这种处理只适用于静态分析，不适用动态分析，因为在动态过程中lVGSl从0变到5V，中间经历了比较复杂的情况。

2、E/D MOS电路中的负载D管

由于电路的接法使VGS=0，起主要导电作用的是注入层埋沟中的载流子，因此对IDS公式中的μs，和Cox要作上面说明的修正，即用μB代替μs用C2代替Cox。

这种做法的优点是使埋沟的计算公式与表面沟公式有一定的类似性，便于数学上处理，同时在物理意义也较明确地显示出两者的关键区别，使计算结果达到一定的精度。而SPICE中的过于简单化的处理必然带来较大的误差。

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