位置:51电子网 » 技术资料 » 其它综合

MOS晶体管的衬底偏置效应

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:3527

在前面的讨论中,都没有考虑衬底电位对晶体管性能的影响,都是假设衬底和晶体管的源极相连,即vbs (bulk-source)=0的情况,而实际工作中,经常出现衬底和源极不相连的情况,此时,vbs不等于0。
在晶体管的衬底与器件的源区形成反向偏置时,将对器件产生什么影响呢?


由基本的pn结理论可知,处于反偏的pn结的耗尽层将展宽。上图说明了nmos管在vds较小时的衬底耗尽层变化情况,图中的浅色边界是衬底偏置为0时的耗尽层边界。当衬底与源处于反偏时,衬底中的耗尽区变厚,使得耗尽层中的固定电荷数增加。由于栅电容两边电荷守衡,所以,在栅上电荷没有改变的情况下,耗尽层电荷的增加,必然导致沟道中可动电荷的减少,从而导致导电水平下降。若要维持原有的导电水平,必须增加栅压,即增加栅上的电荷数。对器件而言,衬底偏置电压的存在,将使mos晶体管的阈值电压的数值提高。对nmos,vtn更正,对pmos,vtp更负,即阈值电压的绝对值提高了。

在工程设计中,衬底偏置效应对阈值电压的影响可用下面的近似公式计算:

γ为衬底偏置效应系数,它随衬底掺杂浓度而变化,典型值:nmos晶体管,γ=0.7~3.0。pmos晶体管,γ=0.5~0.7对于pmos晶体管,∆vt取负值,对nmos晶体管,取正值。


对处于动态工作的器件而言,当衬底接一固定电位时,衬偏电压将随着源节点电位的变化而变化,产生对器件沟道电流的调制,这称为背栅调制,用背栅跨导gmb来定义这种调制作用的大小:


到此为止,我们已引出了三个重要端口参数:gm、gds和gmb。这三个参数对应了mos器件的三个信号端口g-s、d-s、b-s,它们反映了端口信号对漏源电流的控制作用。
mos反相器的分类
静态反相器
动态反相器

e/e反相器
e/d反相器
cmos反相器

有比反相器
无比反相器



在前面的讨论中,都没有考虑衬底电位对晶体管性能的影响,都是假设衬底和晶体管的源极相连,即vbs (bulk-source)=0的情况,而实际工作中,经常出现衬底和源极不相连的情况,此时,vbs不等于0。
在晶体管的衬底与器件的源区形成反向偏置时,将对器件产生什么影响呢?


由基本的pn结理论可知,处于反偏的pn结的耗尽层将展宽。上图说明了nmos管在vds较小时的衬底耗尽层变化情况,图中的浅色边界是衬底偏置为0时的耗尽层边界。当衬底与源处于反偏时,衬底中的耗尽区变厚,使得耗尽层中的固定电荷数增加。由于栅电容两边电荷守衡,所以,在栅上电荷没有改变的情况下,耗尽层电荷的增加,必然导致沟道中可动电荷的减少,从而导致导电水平下降。若要维持原有的导电水平,必须增加栅压,即增加栅上的电荷数。对器件而言,衬底偏置电压的存在,将使mos晶体管的阈值电压的数值提高。对nmos,vtn更正,对pmos,vtp更负,即阈值电压的绝对值提高了。

在工程设计中,衬底偏置效应对阈值电压的影响可用下面的近似公式计算:

γ为衬底偏置效应系数,它随衬底掺杂浓度而变化,典型值:nmos晶体管,γ=0.7~3.0。pmos晶体管,γ=0.5~0.7对于pmos晶体管,∆vt取负值,对nmos晶体管,取正值。


对处于动态工作的器件而言,当衬底接一固定电位时,衬偏电压将随着源节点电位的变化而变化,产生对器件沟道电流的调制,这称为背栅调制,用背栅跨导gmb来定义这种调制作用的大小:


到此为止,我们已引出了三个重要端口参数:gm、gds和gmb。这三个参数对应了mos器件的三个信号端口g-s、d-s、b-s,它们反映了端口信号对漏源电流的控制作用。
mos反相器的分类
静态反相器
动态反相器

e/e反相器
e/d反相器
cmos反相器

有比反相器
无比反相器



相关IC型号

热门点击

 

推荐技术资料

罗盘误差及补偿
    造成罗盘误差的主要因素有传感器误差、其他磁材料干扰等。... [详细]
版权所有:51dzw.COM
深圳服务热线:13692101218  13751165337
粤ICP备09112631号-6(miitbeian.gov.cn)
公网安备44030402000607
深圳市碧威特网络技术有限公司
付款方式


 复制成功!