MOS晶体管直流条件下的渡越时间特性及曲线图分析

晶体管中与直流工作状态有关的渡越时间(1.3.1节)是一个电子越过沟道长度所需的平均时间：

由于在前一节中已算出了反型层电荷，故现在是对四种感兴趣的情况计算τ的合适时机。在下一节中我们将要用到τ。

1、强反型-VDS很小时曲非饱和

从式(7.4.22)；我们有。由式(4.4.30a），VDS很小，有。因此根据式（7.5.1）可得

注意，由于忽略VDS，沟道是近似均匀的，漂移速度近似不变，故可用式(1.3.10)获得上述结果。

2、强反型-饱和

假设没有发生速度饱和，由式(7.4.27)有，并由式(4.4.30b)，有，因此根据式(7.5.1)可得

式中

对于一个μ=64μm²/（V•ns），L=4μm的器件[因此，器件工作在(VGS-VT)／(1+δ)=4V电压下]， τ值是0.083ns。

3、 VDS>5Φt时的弱反型

从4.6节不难看出，此时Q´I，漏=0，并由式(7.4.36)，有，源。根据式(4.6.16)，有。所以

注意，在上述三种情况下，渡越时间正比于L的平方。当然，这是因为QI正比于L，ID反比于L。为了用另一种方法来理解这一效应，现在来考虑VDs很小时的非饱和情况。这时，沟道几乎是均匀的，场强到处近似等于VDS/L，电子的漂移速度正比于这一场强。L，比如说增大m倍，漂移速度就减小m倍。现在这些电子必须·渡越的距离是原距离的m倍，这样，电子渡越沟道所需时间便将增大m²倍。  把1.3.3节中的简单模型用于弱反型，类似的论点仍然成立，只是这里的“驱动力”不是场强而是沟道中的电荷梯度∣Q´I，源∣／L。

4、速度饱和

如果在部分沟道中出现速度饱和，前面的论点就不成立了。在这一情况下，虽然渡越时间的值可利用5.3节中的内容来计算，但我们将把讨论限制在简单的估算。我们注意到，  τ值将大于电子以最大速度在整个沟道中移动时所具有的值，因此，

    图7.10表示了器件工作在ID-VDS特性的“平直”部分时，渡越时间与VGS的函数关系(实线)。随着VGs的增大，如果器件欲保持饱和状态，则VDS必须升高，VDS的升高伴随着电场的增强。因此，如果L较小，速度饱和会遍及沟道的绝大部分。这样，增加VGs不可能减小τ，这一点与粗心地应用式(7.5.3)和(7.5.4)而得出错误结论的那些人的愿望相反。

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