MOS管器件弱反型次开启特性及关系式分析

早期就有人发现，在长沟MOS器件中IDS随VGS不是突变的，而是有一段缓冲过渡区，如图1.36所示。此过渡区就是弱反型次开启区。它在原理上是不难理解的，因为早先模型中，人为地定义作为开启条件，这是强反型条件。当时表面就开始反型，将称为弱反型区，并有弱反型电流。

下面将对弱反型电流进行定量分析。图1.37为弱反型条件下的表面能带图。为沟道电位。

存在条件下的弱反型区：

表面区的泊松方程为：

为了简化计算，近似地假设在强反型条件下，表面电子浓度为，即有分布函数

（1.136）代入（1.135）

（1.138）代入（1.137），积分

上式后面一项的指数项可略去，由此得：

为表面的面电荷密度，其中有可动电荷Qm及不可勒的耗尽电荷QB，因此有

对弱反型，_，因此可对（1.140）中的指数项进行台劳展开：

上式中的与相关联。为了求解Qm，必须将上式中的用表达出来。

略去项，将在附近展开：

令，其中Cd为耗尽层电容，它是工作点的函数。

令

则有：

将（1.146）代入（1.141），得弱反型的与的关系式

当时进入强反型区，这时有：

上式对展开后：

由上式得强反型的可动电荷表达式：

其中也是随加大而加大。

为了达到和连续，可求出两者过渡点的，可证明该点的为

令为强反型的起点，将它和（1.150）一起代入（1.147）：

令，代入上式则有：

其中为一个系数，应有

在SPICE中为了达到电流在处连续，将系数采用类似强反型的电流公式，只是将原来公式中的换成得弱反型：

严格求应该对进行积分计算，这里不给推导过程，只给出结果：

从上式可见，弱反型电流随呈指数增加，因而具有很大的跨导电流随着增加也逐步趋向饱和。

（1.154）可化成更常用的简化公式：

其中

图1.38是特性。由图可见，当，（室温为78mV）时就达到饱和，因此工作在次开启区的电路可以在低压下工作，这对一些微功率电路是十分有利的。电路的功率可表示为交流和直流两部分之和：

对CMOS电路来说，Io直流漏电流很小，可略去，因此功率P随工作电压VDS下降面平方关系降低。

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