三端MOS结构体效应特性及其作用分析

体效应

根据上清楚可见，增加VCB将会减弱反型程度，除非把VGB也增加一适当值。且结果是，若要保持反型程度不变，VGB的增加量必须大于VCB的增加量。这一现象称为体效应或衬底效应。本节中，我们将试图提供关于体效应的直观知识。定量结果将在讨论各反型区分界点的后续各节中给出。

讨论上述效应最好借助于图3.1d。体效应实际上与下面的事实有关：若图3.1d中所连接的VcB增大，而VCB保持常数，则尽管VGB=VGC+VCB也增大，然而反型程度还是减弱了；为了要重新恢复原有的反型程度，将不得不增大VGC。为弄清其原因，首先假定VGC大到足以引起强反型。含有大量电子的强反型表面好像一个n⁺p区。事实上在此情况下的反型层-衬底组合有时称为场感应n⁺p结。这种结在许多方面与1.5节中所讨论的常规n⁺p结有相似的特性。这里，VCB起着反偏电压VR的作用，因此，可把VcB称为强反型区的场感应结的有效反偏电压。和增加Va会使常规结中的耗尽区变宽一样，增加VcB也将使强反型表面下的耗尽区变宽。现在假设表面已充分进入强反型，再假没图3.1d中的VcB增加一个微小的量，在图示连接情况下，VGC将不受影响。具有大量电子的强反型层可看作一个电容器的底极板，而栅是它的顶极板。由于VGC不变，该“电容器”两端的电压也基本上保持不变，因而栅上的电荷实际上也没有变化。但由于VcB已增大，故耗尽区将变宽，更多的受主原子将电离，总的耗尽区电荷将变得更负。然而，氧化层下面总的负电荷必定与栅上的正电荷相平衡，而栅电荷，如上所述实际上保持不变。由于现在已有更多的电离受主来为这一“平衡”作贡献，故反型层中只需有较少的自由电子即可，这样，反型程度便将减弱。假如希望重新恢复原先的反型程度，则必须把VGC增加某一足够的量。

衬底掺杂浓度越高，某一给定的VCB的变化量所对应的耗尽区电荷的变化量就越大[利用与式（1.5.14）和（1.5.12）的相似性不难推论出这一点]。继而认为，这意味着为了重新恢复原有的反型程度，所需栅电压的增加将越大。因此，对于重掺杂的衬底，体效应更为明显。氧化层较厚时，体效应也较明显。因为氧化层越厚，栅对反型层电荷的影响越弱，影响反型层电荷，使之达到某一给定的反型程度所需的栅电压也就越大。上述体效应与衬底掺杂浓度和氧化层厚度的依赖关系清楚地表示在体效应系数γ的表达式（2.5.19）中。在3.4.1节中将可看到，该系数将直接进入有关体效应的一些定量结果之中。

上面的一些论点（把反型层-衬底结构看成类似于n⁺p结，把VCB视为该结构的“有效反偏电压”，以及把反型层视为一个电容器的底极板等）只有在强反型区有效。在中反型区，尤其在弱反型区，因反型层中的电子浓度低，故不能把反型层视为n⁺区或电容器的一个极板。此时有相当一部分场强线从栅出发，经反型层而直接终止于耗尽区中的电离受主原子。事实上，正如3.2节中已解释过的那样，在弱反型区，改变VCB实际上将不影响表面势，因而也不会显著影响耗尽区的宽度。然而，考虑到VCB对反型程度的影响，可以得出与在强反型时相同的定性结论。下面假定处于弱反型区，并设图3.1d中的VCB增大了。为了保持反型程度不变，ψs必领增加一个与曾在3.2中说明过的相同的量。若要使ψs增加这样一个量，则从式（3.2.7b）可见，VGB必须增加一个更大的量，这样，VGC=VGB-VCB必然增加。

上述效应的结果是：增加VCB将导致图3.2中标在VGC轴上的VL、VM和VH等值的增加。标在轴上的VT，也就是“外推阈值电压”（与二端结构的VTO类似），也要相应增大，事实上，体效应这一术语的意思往往正是指VT随VCB的增加而增大。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助