MOS反型层电容分压特性及其公式分析

信息来源: 时间:2022-3-10

MOS反型层电容分压特性及其公式分析

在前面的公式推导中,当VG>VT时,忽略了反型层表面势Φ。随VG的变化,假设强反型的表面势Φs=2▏ΦP▕是恒定值,但这种假设显然是一种近似。因为一般沟道电容Cch比Cox大得多,在这种情况下,如图2.13所示,G极电位VG的变化并不引起表面电势Φs的变化,近似是合理的。

MOS反型层电容分压

但当tox大大缩小时,则Cox与Cch可以比拟,结果ΦsVG增加而增加,跨导会比不考虑Φs变化的计算值要小。

由于image.png,如果Φs增加,QB也随之增加,两者增加都会使VG多消耗一部分电压,从而减小了有效的可动电荷密度Qm及IDS。

简单的定量分析可以采用电容分压公式:

MOS反型层电容分压

其中Fch为小于1的系数,I′DS为不考虑Φs变化的计算值。

因为image.png为沟道深度,约为10~20nm,所以当tox下降到10nm左右时,Cch的分压效应就会很显著。

用简化的tch来计算Cch显然很不严格,应该象第一章分析弱反型电流那样求出沟道的微分电容。

MOS反型层电容分压

上式代入(2.14)式可求出比较确切的Fch。当然Cch本身是工作点的函数,(2.15)式是在开启附近的Cch公式。

总之,当tox变为100nm左右时,沟道的电压分压就会影响器件跨导的提高,这是Scaling-down的又一项不利因素。


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