MOS管的二級效應解析-KIA MOS管

MOS管的三個(gè)二級效應

體效應

我們都認為MOS管的襯底和源極相連，即VBS=0。但在很多情況下，源極和襯底的電位并不相同。

對NMOS管而言，襯底通常接電路的最低電位（GND），有VBS《0；

對PMOS管而言，襯底通常接電路的最高電位（VDD），有VBS》0。

這時(shí)，MOS管的閾值電壓將隨其源極和襯底之間電位的不同而發(fā)生變化，這一效應稱(chēng)為“體效應”，又稱(chēng)為“背柵效應”。

從對MOS管工作原理的分析中我們知道，隨著(zhù)VGS的上升，襯底內部的電子向襯底表面運動(dòng)，并在襯底表面產(chǎn)生了耗盡層。當VGS上升到一定的電壓——閾值電壓時(shí)，柵極下的襯底表面發(fā)生反型，NMOS管在源漏之間開(kāi)始導電。

閾值電壓的大小和耗盡層的電荷量有關(guān)，耗盡層的電荷量越多，NMOS管的開(kāi)啟就越困難，閾值電壓就越高。

當VBS》0時(shí)，柵極和襯底之間的電位差加大，耗盡層的厚度也變大，耗盡層內的電荷量增加，所以造成閾值電壓變大。在考慮體效應后，閾值電壓Vth為：

MOS管，效應

其中Vth0為VBS=0時(shí)的閾值電壓，r是體效應系數，VSB是源襯電勢差。

體效應通常是我們不希望有的。因為閾值電壓的變化經(jīng)常會(huì )使模擬電路的設計復雜化。

溝道長(cháng)度調制效應

在對MOS管工作原理的分析中，我們知道，當柵和漏之間的電壓差增大時(shí)，實(shí)際的反型溝道逐漸減小。也就是說(shuō)在式中，L‘實(shí)際上是VDS的函數。這一效應稱(chēng)為“溝道長(cháng)度調制”在飽和區，我們可以得到：

MOS管，效應

如圖所示，這種現象使得ID/VDS特性曲線(xiàn)在飽和區出現非零斜率，因而使得源和漏之間的電流源非理想。

MOS管，效應

需要注意的是，只當器件工作在飽和區時(shí)，需要考慮溝道長(cháng)度調制效應。在三極管區，不存在溝道長(cháng)度調制效應。

亞閾值導電性

在分析MOSFET時(shí)，我們一直假設：當VGS下降到低于VTH時(shí)器件會(huì )突然關(guān)斷。實(shí)際上，當VGS約等于VTH時(shí)，一個(gè)“弱”的反型層仍然存在。甚至當VGS《VTH時(shí)，ID也并非是無(wú)限小，而是與VGS呈現指數關(guān)系。

這種效應稱(chēng)為“亞閾值導電”。當VDS大于100mV左右時(shí)，這一效應可以用公式表示為：

MOS管，效應